Маршрут проектирования Mentor Graphics Expedition Enterprise 7.9.4 — определение геометрии платы и простановка размеров

№ 8’2013
PDF версия
Компания Mentor Graphics предлагает два маршрута проектирования печатных плат: Expedition Enterprise — революционное средство разработки печатных плат, поддерживающее средства автоматической и интерактивной трассировки, и PADS — доступный, интуитивный и производительный маршрут проектирования в области решений для рабочих групп и небольших компаний. Mentor Graphics развивает и поддерживает оба указанных маршрута, но наибольшее внимание уделяется Expedition. Именно в нем компания старается отразить все современные тенденции в проектировании печатных плат. В статье рассматривается процесс создания геометрии печатной платы и простановки размеров средствами программы Expedition PCB, которая входит в состав системы проектирования Expedition Enterprise.

Определение геометрии платы

Топологический редактор Expedition PCB предназначен для проектирования печатных плат электронных устройств и поддерживает современные технологии изготовления печатных плат. Понятие геометрии платы включает в себя следующее: границу платы, монтажные отверстия, области запрета размещения, границу трассировки и области запрета трассировки.

Создание платы начинается с формирования ее контура. Контур платы определяет физическую форму и размер ПП. Контур платы обычно представляет собой замкнутую ломаную линию, которая может содержать дугообразные области. В проекте может существовать только один контур платы.

Для определения области трассировки создается граница трассировки, которая определяет область в пределах контура платы, в эту область могут быть помещены металлизированные поверхности и проводники. Для обеспечения крепления на плате создаются монтажные отверстия, которые обычно не металлизированы.

В Expedition PCB есть три основных режима работы:

  • режим размещения — Place Mode;
  • режим трассировки — Route Mode;
  • режим рисования — Draw Mode.

В режиме рисования создаются контур печатной платы, области трассировки и запретов, вводится текст и проводится работа с пользовательскими слоями (в том числе и импортированными из других САПР).

Существует два способа задания контуров:

  • При помощи команды меню Edit/Place (далее указать тип контура).
  • При помощи команды меню Edit/Properties… (далее в открывшемся окне Properties в поле Type из выпадающего меню следует выбрать тип контура).

Исходные контуры печатной платы (Board Outline) и границы трассировки (Route Border) есть в любом стандартном шаблоне (Template), выбранном при создании проекта. Другие контуры рисуются при необходимости.

К наиболее применяемым относятся:

  • Board Outline — граница платы;
  • Route Border — граница трассировки;
  • Placement Obstruct — зона запрета размещения;
  • Route Obstruct — зона запрета трассировки.

Создание контура платы

Контур платы можно создать путем импорта из машиностроительных САПР (сложные контуры могут быть импортированы из AutoCAD-файл в формате .dxf) или при помощи инструментов рисования редактора Expedition PCB. Окно редактора Expedition PCB представлено на рис. 1. Чтобы создать контур платы, используя инструменты рисования, необходимо переключиться в редакторе Expedition PCB при помощи команды меню Edit/Place/Board Outline в режим рисования. В результате откроется диалоговое окно Properties (рис. 2). Контур платы может быть определен вручную при помощи мыши (при этом окно Properties можно не закрывать) или посредством ввода абсолютных координат точек вершин контура в поле Vertices окна Properties.

Окно редактора Expedition PCB

Рис. 1. Окно редактора Expedition PCB

При рисовании контура платы вручную можно использовать инструменты панели инструментов Draw:

  • Add Polygon — добавить многоугольник;
  • Add Rectangle — добавить прямоугольник;
  • Add Circle — добавить окружность.

Поле Vertices окна Properties представляет собой таблицу, в первой колонке которой находятся номера вершин контура платы. Следующие две колонки содержат координаты X и Y этих вершин. Координаты в эту таблицу можно вводить вручную. Для задания координат первой точки контура следует ввести в первой строке в пустых ячейках колонок X и Y необходимые значения (значения могут быть как положительными, так и отрицательными), после чего нажать на клавиатуре клавишу Enter. В результате в таблице появится новая пустая строка, в которой можно продолжить ввод значений уже для следующей вершины. Ввод значений будет закончен, после того как многоугольник контура замкнется.

Диалоговое окно Properties

Рис. 2. Диалоговое окно Properties

Над таблицей Vertices находятся поля:

  • Line width — ширина линии;
  • Line style — стиль линии;
  • Vertex type — тип излома.

Поле Vertex type может принимать следующие значения:

  • Corner — угол;
  • Round — скругление;
  • Chamfer — фаска.

Для каждого из этих параметров есть возможность задавать угол скоса или радиус скругления.

Под таблицей Vertices находятся три поля:

  • Origin X — начальная координата Х;
  • Origin Y — начальная координата Y;
  • Grow/Shrink — изменение размера существующей границы.

Поле Grow/Shrink позволяет равномерно увеличивать (Grow) или уменьшать (Shrink) контур на заданную величину в зависимости от того, положительная эта величина или отрицательная. Эту опцию удобно использовать, например, для получения контура границы трассировки Route Border из сложного контура платы Board Outline.

В поле Type, которое находится в верхней части окна Properties, посредством выбора из выпадающего меню определяют тип геометрии платы (граница платы, граница трассировки, зона запрета размещения…).

После того как мы ознакомились с интерфейсом диалогового окна Properties, можно начинать создание контура платы. Этот процесс можно разбить на шесть этапов:

  1. Открытие окна Properties при помощи команды меню Edit/Place/Board Outline.
  2. Выбор значения Board Outline в поле Type.
  3. Определение ширины линии рисования в поле Line width.
  4. Определение типа излома углов контура платы в поле Vertex type, ввод угла скоса или радиуса скругления.
  5. Определение контура платы путем ввода координат точек вершин контура в таблице Vertices или вручную в рабочем поле редактора Expedition PCB при помощи инструментов Add Polygon, Add Rectangle и Add Circle.
  6. Сохранение проделанной работы при помощи команды меню File/Save.
  7. При создании нового контура платы прежний удаляется. В каждом проекте может быть только один контур платы.

Создание границы трассировки

Граница трассировки — это пространство для трассировки в топологии платы. Каждая плата имеет только одну границу трассировки. Граница трассировки создается при помощи команды меню Edit/Place/Route Border таким же способом, как и контур платы, либо же копированием контура платы и масштабированием его при помощи опции Grow/Shrink диалогового окна Properties. Рассмотрим второй способ более подробно.

Для того чтобы создать границу трассировки способом копирования уже отрисованного контура платы, необходимо выполнить такую последовательность действий:

  1. Выделить при помощи левой кнопки мыши контур платы.
  2. Удерживая на клавиатуре клавишу Ctrl, дважды кликнуть левой кнопкой мыши по выделенному контуру платы. В результате получаем новый контур, который представляет точную копию контура платы и имеет тип Draw Object.
  3. Далее необходимо в поле Type диалогового окна Properties изменить тип нового контура с Draw Object на Route Border.
  4. Затем следует изменить размеры нового контура путем ввода отрицательного значения в поле Grow/Shrink окна Properties. (Отрицательное значение задается потому, что граница трассировки должна быть меньше контура платы.)
  5. Сохранить проделанную работу при помощи команды меню File/Save.

Рассмотренный способ особенно удобен в том случае, когда границу трассировки необходимо отрисовать в соответствии со сложным контуром платы.

Создание монтажных отверстий

Монтажные отверстия — это специальные стеки контактных площадок, которые представляют металлизированные и неметаллизированные отверстия в топологии платы и доступны для выбора из центральной библиотеки. Для того чтобы разместить монтажное отверстие на плате, необходимо выполнить такую последовательность действий:

  1. Вызвать диалоговое окно Place Mounting Hole при помощи команды меню Edit/Place/Mounting Hole… (Размещение монтажного отверстия на плате осуществляется в режиме трассировки.)
  2. В открывшемся окне Place Mounting Hole в поле Padstack из выпадающего списка выбрать стек контактных площадок.
  3. В поле Net name из выпадающего списка выбрать имя цепи. (Оно доступно только для металлизированных монтажных отверстий.)
  4. В поле Location задать местоположение монтажного отверстия на плате (координаты X и Y), если известно точное местоположение отверстия. Можно разместить отверстие вручную при помощи мыши. В этом случае координаты отверстия в поле Location вводить не нужно.
  5. В поле Lock status установить статус фиксации отверстия (None — не зафиксировано, Fixed — фиксировано, Locked — блокировано). Фиксированные монтажные отверстия отображаются на плате заштрихованными, а блокированные — заполненными.
  6. Нажать на кнопку Apply или ОК.

Диалоговое окно Place Mounting Hole представлено на рис. 3. Свойства монтажных отверстий, размещенных на плате, можно изменять. Делают это при помощи команды меню Edit/Properties…, предварительно выделив монтажное отверстие левой кнопкой мыши.

Окно Place Mounting Pole

Рис. 3. Окно Place Mounting Pole

Создание точки начала координат

Точки начала координат определяют абсолютную точку 0/0 для отсчета координат графики внутри топологии. В Expedition PCB используются две отдельных точки начала координат:

  • начало координат платы (Board);
  • начало координат сверления (NC Drill).

По умолчанию точка начала координат сверления расположена в том же месте, где и точка начала координат платы. При необходимости точку начала координат можно сдвинуть. Для этого используется команда меню Edit/Place/Origin…, которая вызывает диалоговое окно Place Origin (рис. 4). Для изменения местоположения точки начала координат следует в окне Place Origin в поле Type из выпадающего меню выбрать тип: Board или NC Drill, а в поле Location ввести координаты нового местоположения (X и Y). Для вступления в силу произведенных изменений нужно нажать кнопку Apply или ОК. (Обратите внимание на то, что нажатие на кнопку Apply, а затем на ОК передвинет выбранную точку начала координат дважды.) Все изменения осуществляются в режиме рисования.

Диалоговое окно Place Origin

Рис. 4. Диалоговое окно Place Origin

Создание зоны запрета размещения

Зоны запрета размещения создаются в такой топологии платы, где есть ограничения по высоте компонентов или где есть области, в которых размещение компонентов вообще запрещено. Зоны запрета размещения создаются в режиме рисования. Для того чтобы создать зону запрета размещения, необходимо в меню Edit/Place выбрать пункт Placement Obstruct. В результате откроется диалоговое окно Properties (рис. 5), в котором в строке Layer поля Type следует задать слой запрета (сторону): Top (верх) или Bottom (низ). В строке Height поля Type нужно задать запрет по высоте. Значение 0 в этом поле означает полный запрет размещения компонентов внутри зоны запрета. Контур зоны запрета создается таким же способом, как и контур платы, путем ввода абсолютных координат вершин контура в поле Vertices диалогового окна Properties либо вручную при помощи мыши.

Окно Properties

Рис. 5. Окно Properties

Создание зоны запрета трассировки

Запрет трассировки предназначен для указания соответствующих областей. Зоны запрета трассировки создаются в режиме рисования. Для того чтобы создать такую зону, необходимо в меню Edit/Place выбрать пункт Route Obstruct. В результате откроется диалоговое окно Properties, в котором в поле Layer нужно задать слой размещения. Зону запрета трассировки можно разместить на любом трассируемом слое или на всех слоях (значение All).

В поле Obstruct type следует задать тип запрета:

  • Via — переход;
  • Trace — трасса;
  • Both — оба.

Контур зоны запрета трассировки создается таким же способом, как и контур платы.

 

Редактирование контура платы

Контур платы (Board Outline) — это рисованный объект, который можно изменять. Изменение контура платы осуществляется в режиме рисования (Draw Mode), который специально предназначен для рисования и редактирования графических элементов. Перед проведением изменений контур необходимо выделить с помощью левой кнопки мыши, после чего станут активными следующие инструменты панели инструментов Draw, которые можно применить для редактирования:

  • Flip Horizontal — горизонтальное отзеркаливание;
  • Flip Vertical — вертикальное отзеркаливание;
  • Rotate — поворот;
  • Move — перемещение;
  • Copy —копирование;
  • Scale — масштабирование с заданным коэффициентом;
  • Snap to Grid — привязка к сетке рисования;
  • Dissolve Polygon / Polyline — разбиение контура на линии;
  • Delete End Point Handle — удаление конечной точки контура.

Редактировать контур можно и путем перемещения, добавления, удаления его вершин. В вершинах можно применять скругления или скосы. Подобным образом редактируют и другие объекты геометрии платы (границы трассировки, зоны запрета трассировки, зоны запрета размещения).

 

Простановка размеров

Простановка размеров необходима для оформления документации. Размеры можно разместить на пользовательских слоях или слоях сборки. Размеры обычно наносят для контура платы и монтажных отверстий. Все размеры являются ассоциативными (если вы измените контур платы — изменится и связанный с ним размер). Простановка размеров доступна в режиме рисования.

Панель размеров открывается при помощи кнопки Dimension (размер), которая находится на панели инструментов Draw, в результате чего становятся доступными следующие инструменты:

  • Dimension Options — настройка параметров размеров;
  • Place Dimension Along a Linear Element — размер линейных элементов;
  • Place Dimension Between Two Elements — размер между двумя точками;
  • Place Stacked Dimension — многоярусный размер;
  • Angle from X-Axis of Linear Element — угол с осью Х;
  • Angular Dimension Between Two Linear Elements— угол между линиями;
  • Place a Radius or Diameter Dimension — радиусы и диаметры;
  • Place Ordinate Dimension — размеры по оси Y.

Настройка простановки размеров

Настройку параметров простановки размеров проводят в диалоговом окне Dimension Parameters (параметры размеров), которое можно вызвать из меню Setup/Dimension Parameters… или при помощи кнопки Dimension Options на панели инструментов Dimension. Диалоговое окно Dimension Parameters разделено на две вкладки: General и Placement. Рассмотрим интерфейс вкладки General более подробно.

В левой верхней части находится окно Dimension (размер), в котором можно задать:

  • Method — метод;
  • Measurement — тип измерений;
  • Layer — слой простановки размеров.

Размеры могут быть проставлены на следующих слоях:

  • Assembly Top (верхний монтажный) — определяет графику для сборочного чертежа.
  • Assembly Bottom (нижний монтажный).
  • Silkscreen Top (верхний маркировочный) — определяет графику, которая будет нанесена методом шелкографии на печатную плату.
  • Silkscreen Bottom (нижний маркировочный).
  • Default User Layer (пользовательский).

В левой нижней части вкладки находится окно Text, в котором задаются параметры вывода надписей размеров: шрифт, высота и ширина текста. В правой части вкладки General в окне Additional data (дополнительные данные) можно задать следующие параметры:

  • Diameter prefix — префикс диаметра. Это буквенное значение, которое будет выводиться перед числовым значением диаметра. Значение префикса выбирают из выпадающего списка.
  • Radius prefix — префикс радиуса. Буквенное значение, которое будет выводиться перед числовым значением радиуса. Значение префикса выбирают из выпадающего списка.
  • Leading dimension text — текст, введенный в этом поле, будет добавлен как префикс перед числовым значением размеров.
  • Trailing dimension text — текст, введенный в этом поле, будет добавлен как суффикс после числового значения размеров.
  • Format — задаются единицы измерения размеров, допуск и точность, а также определяется значение формата размеров.

Настройки параметров размеров можно сохранить в виде схемы. В одном проекте может быть создано несколько схем, которые далее могут быть использованы и в других проектах. По умолчанию после нажатия на кнопку ОК все внесенные изменения сохраняются в текущую активную схему (Default). Создать новую схему можно в поле Scheme, которое находится в нижней части окна Dimension Parameters, при помощи кнопки Save Scheme. После нажатия на эту кнопку откроется одноименное окно, в котором в поле Scheme name необходимо ввести название новой схемы и нажать на кнопку ОК. На рис. 6 показана вкладка General окна Dimension Parameters.

Вкладка General окна Dimension Parameters

Рис. 6. Вкладка General окна Dimension Parameters

Рассмотрим интерфейс вкладки Placement. В верхней части вкладки расположено три окна:

  • Terminator style — стиль наконечника;
  • Line — линия;
  • Crosshair — перекрестие.

В окне Terminator style из выпадающего меню в поле Style можно задать стиль наконечника размерной линии. Ширина, высота и диаметр наконечника задаются в полях Width, Height и Diameter соответственно. В окне Line можно определить стиль и толщину размерной линии. При определении размеров монтажных отверстий в начало размерной линии в центр падстека можно добавить перекрестие. Если есть такая необходимость, то определить этот параметр можно в окне Crosshair. Для этого нужно в чекбоксе Add crosshair установить флажок, а в полях Height и Line width задать высоту и ширину линий перекрестия соответственно.

В нижней части вкладки Placement находится окно Placement method (способ размещения), в котором можно задать следующие параметры:

  • Text orientation — ориентация текста: горизонтальная или вертикальная;
  • Text justification — выравнивание текста над выносной линией, сверху на выносной линии, под выносной линией;
  • Extension gap — расстояние между контуром платы или монтажным отверстием и началом выносной линии;
  • Stacked text distance — расстояние в стековых размерах.

После внесения всех необходимых изменений следует нажать на кнопку ОК.

Интерфейс вкладки Placement представлен на рис. 7.

Рис. 7. Интерфейс вкладки Placement

Рис. 7. Интерфейс вкладки Placement

Необходимо отметить, что все вносимые изменения в настройки параметров простановки размеров будут применимы к вновь задаваемым размерным линиям. Для того чтобы внести изменения в стиль уже существующей размерной линии, нужно выделить ее щелчком левой кнопки мыши, затем при помощи правой кнопки мыши вызвать контекстное меню, в котором выбрать пункт Properties… и в открывшемся одноименном окне внести необходимые изменения. Изменения будут видны еще до закрытия окна Properties.

Размещение размеров

Для размещения размера на линейном элементе нужно нажать на панели инструментов Dimension на кнопку Place Dimension Along a Linear Element, после чего выделить с помощью левой кнопки мыши линейный элемент: размер разместится автоматически. Для того чтобы создать размер между двумя точками, следует нажать на кнопку Place Dimension Between Two Elements. Выберите с помощью левой кнопки мыши сначала первую точку, затем вторую, после чего к курсору присоединится размер, который можно разместить в нужном месте (щелкнуть в этом месте левой кнопкой мыши). Для того чтобы разместить размер радиуса или диаметра, необходимо нажать на кнопку Place a Radius or Diameter Dimension, после чего выбрать с помощью левой кнопкой мыши окружность или дугу, для которой проставляется размер. В результате к курсору присоединится размер. Для выбора позиции размещения размера следует переместить курсор в нужное место и щелкнуть в этом месте левой кнопкой мыши.

Таким образом, мы рассмотрели основные этапы создания геометрии печатной платы и простановки размеров средствами программы Expedition PCB.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *