Transcript Pregatire TIE

Conf.dr.ing. Gheorghe PANA
[email protected]
A. Notiuni introductive de proiectare a PCB
a)
b)
c)
d)
Structura unei componente virtuale
Fabricarea PCB
Rolul OrCAD Layout in proiectarea PCB
Fisiere de proiectare create cu Layout
B. Etapele proiectarii PCB
a)
b)
c)
d)
Proiectarea schemei
Simularea schemei
Proiectarea layout-ului PCB
Post-procesarea
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
2

Programul OrCad Layout de proiectare a
cablajului imprimat genereaza descrierea
digitala a straturilor placii (layere) pentru
fotoplotere si masinile cu comanda numerica
- CNC (Computer Numerical Cntrol) care se
folosesc la fabricarea placilor.
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
3
Schema-bloc a mediului de realizare a schemelor
electronice (sistemul ORCAD)
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
4
Se proiecteaza layere (straturi) pentru:
 Rutarea traseelor de cupru pe top, bottom si
straturile inner (interne)
 Dimensiunile gaurilor si loctia lor
 Soldermask
 Silk screen
 Solder paste
 Plasarea componentelor
 Dimensiunile placii
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
5
Layerele se pot prezenta din perspectiva:
 Pozitiva – adica ceea ce se vede cu programul
CAD reprezinta ceea ce va ramane pe placa;
 Negativa – adica ceea ce se vede cu
programul CAD reprezinta ceea ce se inlatura
de pe placa.
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
6
Layere prezentate din perspectiva pozitiva:
 Conturul placii
 Traseele de cupru rutate
 Silk screen
 Solder paste
 Instructiunile de asamblare
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
7
Layere prezentate din perspectiva negativa:
 Planele de cupru
 Gaurile (drill holes)
 Soldermask-ul
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
8
Exemplu de trasee rutate: top-verde ,
bottom-rosu, inner-albastru
Separat, pe un alt layer, se precizeaza modul de
realizare a gaurilor – etapa distincta.
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
9
Diferenta dintre planul fizic de cupru cu via termic si
reprezentarea negativa in Layout:
Zonele marcate cu galben (b) indica suprafetele de
pe care se inlatura cuprul.
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
10
Exemplu de soldermask (masca de lipire) - se aplica
pentru a delimita in cupru zona pad-urilor
(a)-soldermask; (b) vedere negativa in layout
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
11
Exemplu de tipar pentru gauri:
 rosu inchis=locatiile si dimensiunile gaurilor (vedere
negativa)
 rosu deschis=simboluri folosite impreuna cu “drill chart”
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
12
Exemplu de “drill chart”:
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
13


Fisierul Layout - *.MAX=formatul proiectului
PCB pentru lucru pe computer;
Fisierele Gerber=fisiere prin care Layout
postproceseaza proiectul si il converteste
intr-un format pe care il pot utiliza masinile
de fotoprocesare si cele cu comanda
numerica (CNC machines);
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
14
Fisierele Gerber


Numele “Gerber” provine de la cel al
companiei Gerber Scientific Instruments,
prima care a utilizat fabricatie cu fotoplotere.
Standardul care reglementeaza fisierele este
EIA RS-274D.
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
15

Standardul EIA RS-274D consta din:
 Fisier de comanda pentru fiecare layer conductiv
sau, simplu, fisier Gerber (comenzi urmate de
coordonate XY necesare fotoploterului)
 Fisier de descriere tehnica sau fisier de apertura
(defineste dimensiunile pentru trasee, pad-uri si
placi)

Standardul mai nou (febr.2010) este
EIA RS-274X sau X-Gerber (Extendet Gerber
Format)
Parola pentru a deschide EIA RS-274X: Ucamco_2vt7Jk
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
16
Tabelul 1. Fisiere Gerber-Extensii
File name and extension
BoardName .AST
BoardName .SPT
BoardName .SST
BoardName .SMT
BoardName .TOP
BoardName .IN1
BoardName .IN2
BoardName .Inx
Function
Top side assembly
Top side solder paste
Top side silk screen
Top side soldermask
Top side copper (usually routing)
Inner layer 1 (routing or plane)
Inner layer 2 (routing or plane)
Inner layer x (routing or plane)
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
17
Tabelul 1. Fisiere Gerber-Extensii
File name and extension
BoardName .PWR
BoardName .GND
BoardName .BOT
BoardName .SMB
BoardName .SSB
BoardName .SPB
BoardName .ASB
BoardName .DRD
Throughhole .tap
(continuare)
Function
Power layer (a plane layer)
Ground layer (a plane layer)
Bottom side copper (usually routing)
Bottom side soldermask
Bottom side silk screen
Bottom side solder paste
Bottom side assembly
Board outline info
Drill information
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
18
Proiectarea layout-ului PCB presupune mai
multi pasi:
 Pregatirea schemei si generarea fisierului
netlist (*.MNL)
 Pregatirea PCB pentru rutare
 Rutarea, care poate fi:
 manuala (RECOMANDATA)
 automata
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
19
Etape:
 Modificarea schemei electrice utilizata la
simularea SPICE
 Atribuirea de amprente (footprint-uri) la
part-uri
 Creare de amprente noi (daca este cazul)
 Verificarea regulilor electrice – DRC
 Generarea listei de materiale – BOM
 Generarea fişierului netlist (*.MNL)
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
20


Etapa necesara deoarece pe placa de circuit
imprimat nu este loc pentru generatorul de
semnal, bateria de alimentare, sarcina
(difuzorul – in acest caz)
Se adauga conectoare (cel putin unul) pentru
interconectarea cu elementele eliminate
anterior si/sau pentru interconectarea intre
modulele componente ale sistemului
electronic (daca este cazul).
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
21


In exemplul ales se considera ca toate cele 3
pagini formeaza un singur sistem care se
monteaza pe o singura placa de circuit
imprimat.
Se recomanda utilizarea a 3 conectoare:
1. 1buc. la intrare (jack stereo 3,5mm diametru)
2. 1 buc. la iesire (conectare difuzor)
3. 1 buc. pentru alimentare de c.c a circuitului
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
22

Mufa stereo de la intrare
J1
3
2
1
Audio Jack

Trebuie create:
 Part-ul
 Footprint-ul
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
23

Exemple de conectoare
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
24
Modificari:
1. In locul rezistentelor de 1G de la LM386 se
pune “Place/No Connect”;
2. La intrarea amplificatorului in punte se
adauga un potentiometru pentru ajustarea
intensitatii sonore - volum (pot)
3. Se elimina rezistenta difuzorului, RL. Se
pune un conector cu 2 pini (CON2). Se
adauga in “Place part” libraria
CONNECTOR.OLB.
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
25
Modificari:
4. Se elimina bateria si se pune un conector cu
2 pini (CON2).
5. Se adauga 4 condensatoare electrolitice



CF1=100uF/16V la alimentarea generala
CF3=10uF/16V la alimentarea TL084
CF4=CF5=100uF/16V la pinii de alimentare a
CI-LM386
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
26
Modificari:
6. Se redenumesc:
CF -> CF2
RA -> RD1
RB -> RD2
RECOMANDARE: este util ca numele tuturor
componentelor sa se termine cu o cifra!
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
27
Modificari:
7. Pentru conexiunile intre pagini
(concatenarea schemei) se utilizeaza
conectoare tip “off-page”
Clic pe
sau Place -> Off-Page Connector…
OFFPAGELEFT-R
Se editeaza numele si orientarea.
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
28
Page 1
C13
VCC
2n
J1
R11
R13
4.7uF 200k
200k
C11
C12
R12
2
Jack audio
0
16V
0
11
10V
VCC/2
V-
2
1
-
0
4.7uF 200k
10V
OUT
3
+ 4
U1A
1
out1
RD2
30k
TL084/301/TI
0
V+ CF3
VCC/2
1
2
CF1
RD1
100uF
30k
3
J2
CON2
0
CF2
100uF
10V
0
10uF
VCC
16V
0
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
29
Page 2
C21
6.8n
5
out1
220k
4
U1B
R22
+
V+
R21
VCC
R23
220k
OUT
C22
3.3n
6
- 11
VCC/2
7
TL084/301/TI
220k
V-
0
C23
6.8n
220k
+
C24
3.3n
U1D
OUT
9
VCC/2
VCC
- 11
8
12
4
10
+
TL084/301/TI
V-
0
V+
U1C
V+
R24
4
VCC
OUT
13
- 11
14
out2
TL084/301/TI
V-
0
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
30
Page 3
C31
out2
C32
1.2k
10uF
CF4
100uF
16V
10V
R31
10k
SET = 0.5
U2
1
2
3
4
0
10uF
R32
10V
0
G1
INN
INP
GND
G8
BY P
VS
OUT
8
7
6
5
0
VCC
C33
47nF
LM386
0
R34
C34
1.2k
10uF
1
2
0
CF5
100uF
16V
10V
U3
1
2
3
4
0
0
G1
INN
INP
GND
G8
BY P
VS
OUT
J3
R33
10
8
7
6
5
CON2
0
VCC
C35
47nF
LM386
R35
10
0
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
31



Se selecteaza desenul din Capture
Ctrl + E
Se deschide fereastra “Property Editor”
 Se selecteaza la Filter by -> Orcad-Layout
 Se selecteaza Parts (din bara de jos)
 In coloana PCB Footprint se lasa denumirile propuse
de Orcad sau se trec altele, dupa necesitati
 Alte footprint-uri se pot vizualiza si aduce in
fereastra de Property Editor lansand Layout (sau
Layout CIS)
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
32

“Property Editor”
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
33



Toate componentele sunt THD
Toate condensatoarele electrolitice si cele
nepolarizate au pinii dispusi radial
4,7uF, 10uF – CYL/D.150/LS.100/.031
100uF - CYL/D.300/LS.200/.031
2n, 3,3n, 6,8n – RAD/.100X.050/LS.100/.031
47n - RAD/.300X.200/LS.200/.031
Rezistoarele au pinii dispusi axial
AX/.400X.100/.031
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
34



Circuitele integrate
TL084 - DIP.100/14/W.300/L.800
LM386 - DIP.100/8/W.300/L.450
Conectoarele
CON2 - BLKCON.100/RH/TM1SQ/W.425/2
SJ1-3523N (jack audio 3,5mm (tip mama)) –
footprint-ul trebuie creat
Potentiometrul - VRES59
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
35

Layout -> Tools -> Library Manager
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
36


Pentru conectorul J1 – mufa audio, se
folosesc dimensiunile geometrice din foaia de
catalog SJ1-3523N audio 3.5mm connector.pdf
Pinul 1 are coordonatele (0.000, 0.000)
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
37

In fereastra Project manager se selecteaza
nume.dsn apoi clic pe
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
38



In fereastra Project manager se selecteaza
nume.dsn apoi clic pe
BOM=Bill Of Materials
In fereastra de dialog care se deschide, se
completeaza la “Header:”
\tPCB Footprint
si “Combined property string”:
\t{PCB Footprint}
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
39




















In cazul proiectului, se obtine:
Bill Of Materials
November 26,2010
9:19:03
Page1
Item
Quantity
Reference
Part
PCB Footprint
____________________________________________________________________________________________________________
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
4
4
2
1
2
2
2
1
2
2
3
4
1
2
2
1
2
CF1,CF2,CF4,CF5
CF3,C31,C32,C34
C11,C12
C13
C21,C23
C22,C24
C33,C35
J1
J2,J3
RD1,RD2
R11,R12,R13
R21,R22,R23,R24
R31
R32,R34
R33,R35
U1
U2,U3
100uF
10uF
4.7uF
2n
6.8n
3.3n
47nF
Jack audio
CON2
30k
200k
220k
10k
1.2k
10
TL084/301/TI
LM386
CYL/D.300/LS.200/.031
CYL/D.150/LS.100/.031
CYL/D.150/LS.100/.031
RAD/.100X.050/LS.100/.031
RAD/.100X.050/LS.100/.031
RAD/.100X.050/LS.100/.031
RAD/.300X.200/LS.200/.031
SJ1-3523N
BLKCON.100/RH/TM1SQ/W.425/2
AX/.400X.100/.031
AX/.400X.100/.031
AX/.400X.100/.031
VRES59
AX/.400X.100/.031
AX/.400X.100/.031
DIP.100/14/W.300/L.800
DIP.100/8/W.300/L.450
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
40




In fereastra Project manager se selecteaza
nume.dsn apoi clic pe
(Create netlist)
Clic Yes în fereastra de avertizare
Se alege Layout
Se bifează Run ECO to Layout
(ECO=Engineering Change Orders)
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
41
Fereastra
Create Netlist
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
42

Mesaj de avertizare ca lipseste legatura intre
un tip de componenta si footprint:
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
43

Clic pe OK (pentru detalii) si apare mesajul
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
44









Se revine in Capture
Se selecteaza condensatorul electrolitic C11
Clic dreapta -> Edit Part
Se selecteaza, pe rand, pinii (unul este de
lungime zero!)
Clic dreapta -> Edit Properties…
La Number se schimba P in 1 si N in 2
Se inchide fereastra de editare a part-ului
Clic pe Update Current sau Update All
Se genereaza din nou *.MNL
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
45






Lansare Layout
File -> New
La “Input Layout TCH or TPL or MAX file” se
alege din Browse _default.tch
La “Input MNL netlist file” se cauta fisierul
*.MNL creat de utilizator
OBSERVATIE: la “Output Layout MAX file”,
numele fisierului cu extensia MAX este la fel
cu cel al fisierului MNL, incrementat cu 1.
Clic pe Apply ECO -> Accept this ECO
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
46
Fereastra
AutoECO
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
47
Daca nu
sunt erori
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
48

Se obtine:
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
49



Dreptunghiul trasat cu linie punctată se
elimină cu clic pe butonul
- Online DRC;
Conexiunile dintre componente (liniile trasate
cu galben) se pot elimina cu clic pe butonul
- Reconnect Mode.
Zoom In cu tasta I, Zoom Out cu tasta O;
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
50



Tool>Layer>Select From Spreadsheet…
În fereastra care se deschide, în coloana Layer
Type se face dublu clic pe Routing de la TOP,
INNER1 şi INNER2 şi se bifează Unused
Routing în fereastra care se deschide;
Se lasă Routing doar pentru BOTTOM care
reprezintă faţa neplantată sau cea care
conţine stratul de cupru.
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
51

Fereastra Layers
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
52
Schimbarea unităţii de măsură
 Options>System Settings… sau Ctrl+G şi în
fereastra de dialog se bifează la Millimeters
(mm) urmat de OK.
Modificarea lăţimii traseelor
 Tool>Net>Select From Spreadsheet;
 Se selectează Cancel în fereastra de dialog
Net Selection Criteria
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
53

în coloana
se completează în trei ferestre: Min Width,
Conn Width şi Max Width cu latimea dorita
sau impusa.
Pentru aplicatia de fata se poate alege
0.5mm.
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
54
Fereastra Edit Net
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
55



Pentru deplasarea componetelor se dă clic pe
butonul
- Component Tool,
“click and drag” şi componenta se mută unde
se doreşte;
Rotirea componentei se face tastând R
Componentele se rotesc şi se deplasează
astfel încât să respecte aşezarea din schema
desenată în Capture.
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
56
Definirea conturului cablajului imprimat
 presupune încadrarea tuturor componentelor
într-o anumită suprafaţă, delimitată de o linie
galbenă, groasă. Se realizează cu succesiunea de
meniuri şi submeniuri: Tool>Obstacle>Select
Tool sau cu butonul
- Obstacle Tool.
 Clic apoi pe butonul stâng al mouse-ului în locul
unde se doreşte începerea conturului şi se
desenează întregul contur schimbând direcţia
printr-un nou clic stânga.
 Când s-a terminat se dă clic dreapta urmat de
Finish sau se tastează Esc.
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
57

Dupa asezarea componentelor se poate
incerca o rutare automata:
Auto  Autoroute  Board
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
58
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
59
Pregatire TIE - Lectia nr.3
4/13/2015
60