Transcript (CAD) = „Számítógéppel Segített Tervezés”.

CAD
Számítógéppel segített tervezés
dr. Ruszinkó Miklós
egyetemi adjunktus
Budapesti Műszaki Egyetem
Elektronikai Technológia Tanszék
ET23:1
Az OrCAD PCB Layout tervezési korlátai
 144’’x144’’ (3,66 x 3,66m)
 30 elektromos réteg és 16 nem elektromos réteg
7500 alkatrész/NYÁK
 32000 összeköttetés/NYÁK
 32000 csík szélesség/NYÁK
 250 via típus
 Felbontás:
(metrikus)
16,6inch
(angol-szász)
és
1
m
 250 pad típus
 2000 láb/alkatrész
ET23:2
CAD
23. A számítógéppel segített tervezés
„Computer Aided Design” (CAD) =
„Számítógéppel Segített Tervezés”.
- Áttekintését a továbbiakban az OrCAD program részei illusztrálják.
- Az OrCAD komplett tervezőrendszer, amely mind az egyéni, mind a
csoportmunkát támogatja.
- A több évtizedes technológia jelenleg a 10.0-ás verziónál tart.
- Részei:
- OrCAD Capture: Ipari szabványú kapcsolási rajz szerkesztő,
amely számos más tervezőrendszerhez illeszkedik.
- Capture CIS Option: (Component Information System) =
Lokális és internetes adatbázis rendszer.
- PSPice A/D: Analóg, digitális és vegyes szimulátor program.
- OrCAD Layout: Szabály-vezérelt hagyományos és „területvezérelt” huzalozástervezés.
- SPECCTRA for OrCAD: Továbbfejlesztett (pl. „zsákfurat”tervező) automatikus és interaktív huzalozó program.
ET23:3
CAD
A számítógéppel segített tervezés blokkvázlata
A számítógéppel segített
tervezés felépítése
Magyarázat
Moduláramkör számítógéppel
segített tervezése
ET23:4
CAD
A számítógéppel segített tervezés felépítése
Mi a fejlesztés
mozgatórugója?
(Mint a programozásnál)
Jellemző részfeladatok:
- Elektromos és elektronikus
részegységek:
Tananyag
Piaci igények, ötletek
Specifikáció, rendszerterv
Részfeladatokra bontás
Moduláramkörök
- Doboz, burkolat,elrendezés
tervezés (termikus viszonyok,
zavarérzékenység):
Szerkezeti konstrukció
- Kapcsolat más készülékekkel
és az emberrel:
Csatlakozó
- Anyagbeszerzés, raktározás:
Logisztika
Részfeladatok
megoldása
1.
2.
3.
...
ET23:5
CAD
A számítógéppel segített tervezés felépítése
Részfeladatok
megoldása
1.
2.
3.
…
...
Tananyag
Termelőeszközök
(Hardver)
Technológia
(Szoftver)
Vállalatinformatika
(Változások átvezetése)
A részegységek egyesítése 
Készüléképítés
A készülék bemérése
különböző feltételek mellett,
minőségellenőrzés
Tesztelés (ellenőrzés)
Gyártáselőkészítés
ET23:6
CAD
A számítógéppel segített tervezés felépítése
OrCADIllusztráció
Gráf:
Cadence
FPGA Design
Studio
Vendor specifikus
FPGA tervezés
Analóg és A/D
szimuláció
FPGA, CPLD
tervezés, VHDL
leírások
On-line
design
center
MRP/ERP/PDM
rendszer
Pspice
Műszaki
adatbázis
Elektromos értékek,
alkatrészazonosítók,
készlet- és költségadatok
Alkatrész
paraméterek,
gyártói azonosítok
Darabjegyzék
kiadás
változatjelentések
www.spincircuit.com
Internet
Component
Assistant &
Part Explorer
Komplett
alkatrész- és
netlisták,
Capture
CIS
talpminták,
tokozások
Component
Data Server
Jóváhagyott
alkatrészek
Készletezés
Szerelés,
gyártás,
bemérés
Beszerzés
Prototípus gyártás
On-line
beszerzés
Vissza-annotálás,
fizikai adatok
Szimbólumok, talpminták,
alkatrész paraméterek,
specifikációk, beszerzési
információk
Összeköttetések,
alkatrész információk,
tervezési megkötések,
annotálás
Kétirányú
annotáció
Cadence
Allegro PCB
Huzalozási
szabályok
Layout
IBIS alkatrészmodellek,
PCB adatok
Gerber, GenCAM, GenCAD
fájlok, beültetési jegyzékek,
riportok, NC fúró fájlok stb.
Elrendezési rajz, magassági
korlátok, 3D modellek stb.
Egy vagy
kétirányú
interfész
PCB és
EMC analízis:
Quantic Omega+
AutoCAD
Pro/E
Solid Edge
ET23:7
CAD
Moduláramkör számítógéppel segített tervezése
Tananyag
A bonyolult gráfot alakítsuk „lineáris” modellé:
A feladat-megoldás itt is a pontos specifikációval kezdődik.
Kiegészítések
Feladatok (műveletek)
Adatbázisok
Részfeladat pontos
specifikálása
Dokumentációk
„Post process”-ek
ET23:8
CAD
Moduláramkör számítógéppel segített tervezése
Tananyag
Az elvi kapcsolási rajz TERVEZÉSE a mérnök feladata: A szakirodalomból és
az eddigi áramköri alapismereteiből kiindulva megvalósítási alternatívákat keres.
Ehhez ismernie kell a cég meglévő technológiáit, ezek fejlesztési, bővítési lehetőségeit.
Az alkatrészek kiválasztását segíti az adatbázis és a Component Information System.
Kiegészítések
Feladatok (műveletek)
Adatbázisok
Részfeladat pontos
specifikálása
Szakirodalom,
szabványok…
Alapkapcsolások
ismerete
Elvi kapcsolási rajz
TERVEZÉSE
(Intuíció)
Ember
CAD
SZERKESZTÉSE
Technológiai
ismeretek
Alkatrészek
adatbázisa CIS
ET23:9
CAD
Moduláramkör számítógéppel segített tervezése
Tananyag
Ma már bizonyos analóg és digitális részfeladatok is megoldhatók Berendezés Orientált
Áramkörökkel (BOÁK, angolul Application Specific Integrated Circuit).
Kiegészítések
Feladatok (műveletek)
Adatbázisok
Részfeladat pontos
specifikálása
Szakirodalom,
szabványok…
Alapkapcsolások
ismerete
Analóg és/vagy Digitális
ASIC programozása
Elvi kapcsolási rajz
TERVEZÉSE
(Intuíció)
Ember
CAD
SZERKESZTÉSE
Technológiai
ismeretek
Alkatrészek
adatbázisa (CIS)
ET23:10
CAD
Moduláramkör számítógéppel segített tervezése
Tananyag
AZ ELVI KAPCSOLÁSI RAJZ SZERKESZTÉSét az ELVI KAPCSOLÁSI RAJZ
SZIMBÓLUMOK könyvtárai támogatják.
A szerkesztés eredményeként állnak elő: az összekötési (net) listák a szimulátor és
a layout tervezők számára,
továbbá a kapcsolási rajz és az alkatrészlista (lásd a DOKUMENTÁCIÓK-nál!)
Alapkapcsolások
ismerete
Analóg és/vagy Digitális
ASIC programozása
Elvi kapcsolási rajz
TERVEZÉSE
(Intuíció)
Ember
CAD
SZERKESZTÉSE
Technológiai
ismeretek
Alkatrészek
Adatbázisa (CIS)
Elvi kapcsolási
rajz szimbólumok
Szimulációs netlista
Layout netlista
ET23:11
CAD
Moduláramkör számítógéppel segített tervezése
Tananyag
DESZKAMODELL vagy SZIMULÁCIÓ ?
A szimuláció „jóságát” a modellparaméterek száma és „pontossága” határozza meg.
Alapkapcsolások
ismerete
Analóg és/vagy Digitális
ASIC programozása
„Deszkamodell”
készítés
Elvi kapcsolási rajz
TERVEZÉSE
(Intuíció)
Ember
CAD
SZERKESZTÉSE
Alkatrészek
Adatbázisa (CIS)
Elvi kapcsolási rajz
szimbólumok
Szimulációs netlista
Analóg/Digitális
Szimuláció
Technológiai
ismeretek
Layout netlista
Szimulációs
paraméterek
ET23:12
CAD
Moduláramkör számítógéppel segített tervezése
Tananyag
DESZKAMODELL - SZIMULÁCIÓ (Előnyök - hátrányok)
A kiválasztott alkatrészekből (esetleg azokhoz hasonlóakból) készített deszkamodellen
végzett mérések segíthetnek a működés ellenőrzéséhez, az esetleges pontosítások,
módosítások megtételéhez, majd a legmegfelelőbb verzió kiválasztásához. A
DESZKAMODELL KÉSZÍTÉS
-ELŐNYE: bizonyos működési rendellenességek pl. a „reteszelődés”, vagy a
nemlinearitás („telítődés”) biztos kimutatása,
-HÁTRÁNYA: pl. a deszkamodell és a majdani valóságos áramkör szórt
paramétereinek lényeges eltérése megváltoztathatja az áramkör működését.
Vagyis az EMBER tervez!
Innen kezdve, a szabályokat betartva:
-sokkal gyorsabban,
-olcsóbban,
-kényelmesebben, és ami a legfontosabb
-megbízhatóan: HIBA és /vagy TÉVESZTÉS-mentesen
folytatódhat a Számítógéppel SEGÍTETT Tervezés (Computer Aided Design).
ET23:13
CAD
Moduláramkör számítógéppel segített tervezése
Tananyag
Az ELVI ÉS FIZIKAI SZIMBÓLUM ÖSSZERENDELÉS („Tok-hozzárendelés”
során) lesz pl. az „npn” tranzisztorból „SOT 23”-as tokozású eszköz.
Ehhez használjuk a RAJZOLATELEMEK („Footprint”) KÖNYVTÁRÁt.
Kezdődhet az ELRENDEZÉS TERVEZÉS
A jó alkatrész-elrendezés a huzalozhatóság legfontosabb feltétele.
Analóg/Digitális
Szimuláció
Layout netlista
Elvi és fizikai szimbólum
(„Tok-hozzárendelés”)
Szimulációs
paraméterek
Rajzolatelemek
„Footprint”
Elrendezés tervezés
ET23:14
CAD
Moduláramkör számítógéppel segített tervezése
Tananyag
Az ELRENDEZÉS TERVEZÉSt az „ELRENDEZÉSI STRATÉGIA” irányítja. Ekkor
csak alkatrész-kontúrok és pont-pont közötti összeköttetések („Connection”) látszanak.
A különböző „tokokban” elhelyezkedő azonos funkciót ellátó áramkörök, vagy
kivezetések cseréje egyszerűsítheti majd a huzalozást. Az ENGEDÉLYEZETT KAPU
ÉS LÁBCSERÉK KÖNYVTÁRa tartalmazza az ehhez szükséges információkat.
A hőmérséklet-érzékeny áramköri részeket nem szabad a nagy disszipációjú (és emiatt
magas hőmérsékleten üzemelő) alkatrészek mellé helyezni. A panelon a hőmérsékleteloszlást („ekvitermikus” vonalakkal vagy színekkel) a TERMIKUS ANALÍZIS
programmal lehet szimulálni.
Termikus
analízis
Elrendezés tervezés
Elrendezési
stratégia
Engedélyezett
kapu/lábcserék
ET23:15
CAD
Moduláramkör számítógéppel segített tervezése
Tananyag
A HUZALOZÁS TERVEZÉS szintén különböző STRATÉGIÁKKAL végezhető.
Ezek különböző rétegeken, területeken, algoritmusokkal, futtatási-fázis számmal
működhetnek. (Kapu és lábcsere ebben a fázisban itt lehetséges).
A későbbi hibamentes működést további programok segíthetik:
Az elektromágneses zavarok hatása és keltése az EMC (Electro Magnetic Compatibility)
ANALÍZIS,
a jel-terjedési sebességek, áthallás, stb. hatásai a „JEL-TISZTASÁG” ANALIZIS
programokkal vizsgálható.
Termikus
analízis
Elrendezés tervezés
Engedélyezett
kapu/lábcserék
EMC analízis
„Jeltisztaság”
analízis
Elrendezési
stratégia
Huzalozás tervezés
Huzalozási
stratégia
ET23:16
CAD
Moduláramkör számítógéppel segített tervezése
Tananyag
Dokumentációk:
Az ELVI KAPCSOLÁSI RAJZ SZERKESZTŐ kimenetei
„Post processz” dokumentációk:
Alkatrész- és forrasztásoldali; rajzolatok és „sziták”
NC Fúrógép vezérlés
Az SM alkatrészek koordinátái
Az SM alkatrészek „forrszemei”
Az alkatrészek koordinátái
„Jeltisztaság”
analízis
Huzalozási
stratégia
„Post processz” dokumentációk:
Huzalozás tervezés
Dokumentációk
Kapcsolási Alkatrészrajz
lista
Filmek,
maszkok
„Fúrófájl”
Ragasztó
film vagy
maszk
Forraszpaszta
film
„Beültetés
-fájl”
ET23:17
CAD
23. tétel
Vizsga-anyag
23. tétel. A számítógéppel segített tervezés menete. Moduláramkör
számítógéppel segített tervezése.
1. dia: A két blokkvázlat (szövegekkel kitöltve)
2-3. dia: A számítógéppel segített tervezés blokkvázlata
5-14. dia: Moduláramkör számítógéppel segített tervezése (blokkvázlat magyarázó
megjegyzésekkel)
ET23:18