Лабораторная работа № 9 Ручная и интерактивная трассировка печатных плат в редакторе pcb

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Научиться проводить ручную и интерактивную трассировку печатных плат в редакторе PCB

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ: Для ручной трассировки в системе P-CAD предлагаются инструменты, которые условно можно разделить на три группы:

- инструменты для ручной трассировки;

- инструменты интерактивной трассировки;

- специальные инструменты.

К инструментам ручной трассировки можно отнести Route Manual, с помощью которого прокладка трас производится полностью вручную в строгом соответствии с замыслом разработчика. Система в данном случае играет роль электронного кульмана, осуществляя, правда, пассивный контроль над соблюдением технологических норм и правил.

Инструменты интерактивной трассировки более интеллектуальны. Здесь разработчик лишь указывает направление фрагмента трассы, а система формирует ее сама с учетом принятых правил трассировки. При желании возможно автоматическое завершение начатой трассы и автоматическая корректировка фрагментов уже проложенных трасс (режим Push Traces – расталкивание трасс). К инструментам интерактивной трассировки можно отнести команду Route Interactive (Интерактивная трассировка), осуществляющую трассировку и инструмент для сглаживания изгибов проводников RouteMiter (Сглаживание трасс).

К специальным инструментам интерактивной трассировки относятся:

- Route Fanout – для полуавтоматической генерации выравнивающих отрезков трасс для группы проводников;

- Route Bus - для одновременной трассировки в интерактивном режиме нескольких параллельных проводников, образующих шину или жгут;

- Route MultiTrace - для автоматической трассировки (в одном слое) несколько соединений, указанных пользователем.

Ручная трассировка

Ручная трассировка печатных плат выполняется по команде Route/Manual (Трассировка/Ручная). Аналог этой команды - кнопка на инструментальной панели. Эта команда является достаточно гибким инструментом, позволяющим проводить трассы точно по желанию пользователя. Перед началом трассировки необходимо разместить компоненты на печатной плате и задать электрические связи между их выводами.

• Проведите трассу в режиме ручной трассировки

1) Для проведения трассы необходимо предварительно выбрать сигнальный слой, в котором будет располагаться первый сегмент трассы, и выбрать или задать ширину сегмента. Для выбора сигнального слоя и ширины проводника используйте соответствующие окна со списком в нижней инструментальной панели.

2) Также необходимо установить подходящий шаг координатной сетки и установить такой масштаб изображения, что бы были видны узлы сетки. Это значительно облегчит процесс трассировки.

3) Для начала трассировки щелкните левой кнопкой мыши по контактной площадке, с которой должна начинаться трасса, и затем отмечайте нажатиями левой кнопки мыши все места изломов проводника трассы.

Рис. 9-1. Вид текущего сегмента проводника при нажатой левой кнопке мыши

Пока нажата левая кнопка мыши, на экране видно контурное изображение вводимого сегмента и его конец можно сдвигать (рис. 9-1)!!!

4) При необходимости в процессе трассировки перед началом размещения текущего сегмента можно изменить сигнальный слой или ширину сегмента. Для переключения сигнальных слоев используйте горячие клавиши <L> или <SHIFT>+<L>, а для переключения текущей ширины линии горячие клавиши <W> или <SHIFT>+<W>. Для примера на рис. 9-2 приведен фрагмент трассы, выполненный сегментами разной ширины и расположенными в разных слоях.

Рис. 9-2. Фрагмент трассы с проводниками разной ширины расположенными в разных слоях

5) По умолчанию при щелчке правой кнопкой мыши система пытается завершить недоразведенную связь сегментом по кратчайшему расстоянию от текущей до конечной точки. Как правило, такое соединение выполняется некорректно, поэтому лучше не пытаться заставлять систему самостоятельно завершать трассу. Прервать выполнение трассировки без ее завершения можно клавишами с косой чертой «/» или «\».

6) Удалить последний введенный сегмент можно, используя клавишу <BACKSPACE>. При ее нажатии последовательно будут удаляться введенные ранее сегменты.

7) Удалить весь введенный фрагмент трассы можно после завершения его трассировки командой Edit/Undo (Редактирование/Отмена) (аналог – кнопка на инструментальной панели.).

Очень часто варианты сопряжения отдельных сегментов трассы регламентируются назначением устройства или технологическими ограничениями. Система P-CAD обладает достаточно большими возможностями в этой области. Для примера на рис. 9-3 показаны допустимые варианты сопряжения отдельных сегментов трасс:

- проводники ортогональны (рис. 9-3,а);

- сглаживание отрезками прямых под углом 45 градусов (рис. 9-3,б);

- сопряжение по дуге (проводники ортогональны) (рис. 9-3,в);

- проводники под любым углом без сглаживания (рис. 9-3,г);

- сглаживание касательными дугами (проводники под любым углом) (рис. 9-3,д).

    а         б        в        г       д

Рис. 9-3. Варианты выполнения изломов проводников

Переключение между различными режимами сглаживания в процессе ручной трассировки производится с помощью горячей клавиши <О>. При этом горячая клавиша <F> позволяет изменить положение точки излома при сглаживании прямыми линиями и сопряжении по дуге.

В пределах трассы система допускает использование любых вариантов сглаживания или их комбинаций!!

Во многих случаях удобно трассировку выполнять с применением Т-образного соединения проводников (рис. 9-4). Реализация такого соединения при выполнении команды Route/Manual имеет свои особенности.

Рис. 9-4. Т-образная трассировка

Т-образная трассировка

Во-первых, поскольку трасса реализуется как полилиния, т.е. конец одного сегмента является началом другого, необходимо вначале полностью создать верхнюю часть соединения, завершив его создание нажатием клавиши «/» или правой кнопки мыши.

Затем на существующей трассе указать точку подключения нового фрагмента (в данном случае вертикального) щелчком левой кнопки мыши при нажатой клавише SHIFT. Дальнейшие построения выполняются как обычно.

Поскольку трасса прокладывается вручную, возможны нарушения технологических ограничений. Система сообщает о выявленных нарушениях, если включен режим Online DRC (нажата кнопка ), но сама их не исправляет!!!

• Проведите подготовку к ручной трассировке.

1) Загрузите файл Проект_1.pcb.

2) Командой Options/Current Line (Параметры/Текущая линия) установите следующие размеры линий - 10, 15, 20, 25, 50 mil. Лишние размеры удалите. Текущей сделайте линию шириной 20 mil.

3) Текущим сделайте слой Bottom. Шаг сетки установите равным 25 mil.

4) Включите постоянное отображение цепей MX1 и МХ2. Остальные цепи скройте.

5) Убедитесь, что включены все допустимые режимы раскладки и сглаживания проводников.

6) Включите привязку курсора к сетке, выполнив команду View/Snap To Grid (Просмотр/Привязка к сетке).

7) Сохранить проект с именем Проект_1_ручная трассировка.

Наиболее часто проводники на плате прокладываются ортогонально друг другу. Этот вариант наиболее прост в реализации, потому изучение режимов раскладки начнем с него.

Соедините вывод микросхемы U9 с выводом 40 микросхемы U12 (верхняя часть цепи МХ1) в ортогональном режиме, используя механизм автоматического завершения соединений.

1) На верхней инструментальной панели нажмите кнопку (команда Route/Manual (Трассировка/Ручная)).

2) Увеличьте изображение так, чтобы видеть узлы сетки и соединяемые выводы элементов.

3) Нажимайте клавишу <O>, пока в правой части статусной строки не появится надпись Ortho=90.

4) Нажмите левую кнопку мыши на выводе 3 микросхемы U9, доведите трассу до обводов корпуса микросхемы и отпустите левую кнопку мыши

5) Щелкните правой кнопкой мыши. Тем самым мы предложили системе самостоятельно завершить соединение. Посмотрите на результат. Скорее всего, он будет таким, как показано на рис. 9-5. Трасса не только соединяет нужные выводы микросхем, но и проходит через вывод 11 микросхемы U9, который к цепи МХ1 не должен быть подключен.

Рис.9-5. Результат автоматического завершения трассы

В режиме ручной трассировки система завершает соединение по кратчайшему пути, не обращая внимания на имеющиеся препятствия и установленный режим раскладки проводников! Используйте его только в том случае, если уверены, что сегмент трассы будет проложен правильно.

Лучше вообще отказаться от автоматического завершения соединения при ручной трассировке и на правую кнопку мыши назначить не эту операцию, а прерывание раскладки трассы. Для чего нужно в группе Manual Route (Ручная трассировка) вкладки Route окна Options Configure установит не верхний флажок, а нижний, как показано на рис. 9-6.

Рис.9-6. Изменение функции правой кнопки мыши при ручной трассировке

• Проведите участок трассы в ручном режиме.

1) Отмените результат предыдущей операции (кнопка ).

2) Нажмите в выводе 3 микросхемы U9 левую кнопку мыши и, не отпуская ее, переместите курсор влево за пределы корпуса микросхемы U9. Результатом будет один из вариантов, представленных на рис.9-7, а, б.

а б в г

Рис.9-7. Прокладка участка трассы в ортогональном режиме

3) Нажмите на клавиатуре клавишу <F>. Положение точки излома проводника изменится.

4) Нажимая клавишу <F>, выберите вариант соответствующий рис.9-7, б и отпустите левую кнопку мыши. Появится проводниковый рисунок размеченного участка трассы (рис. 9-7, в). Поскольку трасса не окончена, система готова к дальнейшей раскладке проводников.

5) Вновь нажмите левую кнопку мыши и переместите курсор в вывод 40 микросхемы U12 (рис.9-7, в)

6) Нажимая клавишу <F>, выберите вариант соответствующий рис.9-7, в и отпустите левую кнопку мыши. Появится проводниковый рисунок размеченного участка трассы (рис. 9-7, г). Обратите внимание, что при достижении трассой контактной площадки на ее месте появляется ромб.

7) Приостановите трассировку, нажав на правую кнопку мыши. Участок трассы готов (рис.9-7, г).

Сигналом, что разложенный проводник осуществляет связь между контактными площадками, является появление ромбика на месте конечной контактной площадки. Появился ромб – связь физически реализована, нет – трасса не доведена до контактной площадки!

Очень часто в процессе трассировки участка трассы между двумя контактными площадками приходится оперативно изменять ширину проводников и переходить с одного сигнального слоя на другой.

• Проведите участок трассы в двух слоях проводниками разной ширины.

1) Отмените результат предыдущей операции (кнопка ).

2) Руководствуясь пп 2-4 предыдущего задания, создайте первый (верхний) участок трассы. Готовая часть участка трассы в слое Bottom шириной 20 mil. показана на рис. 9-8.

а б в

Рис. 9-8. Прокладка участка трассы в двух слоях сегментами разной ширины.

3) Нажимая клавишу <W>, установите текущую ширину проводника равной 50 mil.

4) Нажмите клавишу <L>, чтобы сделать текущим слой Top.

5) Нажмите левую кнопку мыши и, удерживая ее, ведите по вертикали вниз до уровня нижней контактной площадки (рис. 9-8, а). Чтобы легче было ориентироваться, можно с помощью клавиши <Х> преобразовать курсор в перекрестие на все рабочее поле. Отпустите левую кнопку мыши. Вертикальный сегмент трассы шириной 50 mil в слое Top показан на рис. 9-8, б.

6) Нажмите левую кнопку мыши и, удерживая ее, ведите по горизонтали вправо до нижней контактной площадки. В момент ее достижения в месте контактной площадки появится ромбик (рис.9-8, б). Не отпускайте левую кнопку мыши!

7) Нажимая клавишу <W>, выберите нужную ширину сегмента равной 10 mil.

8) Отпустите левую кнопку мыши и приостановите трассировку правой кнопкой мыши. Окончательный вариант созданного участка трассы показан на рис. 9-8, в. Обратите внимание, что в месте перехода со слоя на слой система автоматически создала переходное отверстие с текущим стилем (на рис.9-8, в это верхний левый угол трассы, на него указывает курсор)

Изменение ширины трассы в текущем слое может понадобиться, например, для ее прокладки между соседними контактными площадками.

Участок трассы с определенными свойствами начинается в момент нажатия левой кнопки мыши и заканчивается при ее отпускании. Далее трасса может быть продолжена участком с другими свойствами. Сигнальный слой должен быть выбран до начала раскладки участка. Ширина участка может быть установлена как перед началом его раскладки, так и в ее процессе.

• Продолжите трассу МХ1 до контакта 8 микросхемы U12.

1) В качестве текущего выберите слой Top. Текущую ширину линий сделайте равной 20 mil.

2) Сбросьте флажок T-Route by Default (Т-соединения по умолчанию) на вкладке Route (Трассировка) окна Options Configure (Параметры конфигурации), если он установлен.

3) Очень часто трассу пытаются продолжить, начиная с уже существующих участков. В данном случае хорошей стартовой точкой кажется левый нижний угол участка трассы. На рис.9-9, а на него указывает курсор.

4) Щелкните по нему левой кнопкой мыши в режиме ручной раскладки проводников. При этом один из уже существующих сегментов трассы исчезнет. В нашем случае это вертикальный участок трассы (рис. 9-9, б)

5) Приостановите трассировку и отмените внесенные изменения( ).

6) Повторите п.4 при нажатой клавише <Shift>. Все останется на своих местах, и трасса может быть проложена.

7) Приостановите трассировку.

Если флажок T-Route by Default (Т-соединения по умолчанию) сброшен, начинать новый участок трассы с существующих нужно при нажатой клавише <Shift>.

а б

Рис. 9-9. Неудачная попытка провести сегмент от существующего участка

Есть некоторая особенность в прокладке трасс и при необходимости изменения текущего слоя. Особенность эта заключается в том, что начинать (или заканчивать) текущую трассу всегда нужно в том слое, в котором расположен сегмент уже существующего участка. В противном случае соединения не происходит. Исключением из этого правила является случай, когда в месте предполагаемого контакта начинается (или заканчивается) линия логической связи (connection). Только при этом условии система автоматически создает переходное отверстие. При раскладке трассы система автоматически перемещает линию соединения со следующим контактом в конец текущего реализованного сегмента трассы.

• Проложите нижний участок трассы МХ1 в слое Bottom.

1) Отмените результат предыдущей операции (кнопка ).

2) Установите флажок T-Route by Default (Т-соединения по умолчанию) на вкладке Route окна Options Configure.

3) Текущую ширину линий сделайте равной 20 mil. В качестве текущего выберите слой Bottom (Нижний).

4) Попробуйте подключиться к середине нижнего горизонтального участка трассы МХ1. Соединения не произойдет, поскольку уже проложенный сегмент и текущий сегмент находятся в разных слоях.

Начинайте и заканчивайте вновь проводимые участки трасс в тех слоях, где расположены уже существующие сегменты!

5) Нажимая клавишу <L>, сделайте текущим слой Top (Верхний), а с помощью клавиши <O> перейдите в режим Ortho=45.

6) Щелкните левой кнопкой мыши в левом нижнем углу реализованного участка трассы, чтобы подключиться к существующему сегменту и с помощью клавиши <L> перейдите на слой Bottom (Нижний).

7) Нажмите и переместите курсор в конец первого участка трассы (рис. 9-10, а). Отпустите левую кнопку мыши.

а б в

Рис. 9-10. Проведение трассы в режиме Ortho=45

8) Переместите курсор в конец трассы (рис.9-10, б) и щелкните там левой кнопкой мыши.

9) Щелкните правой кнопкой мыши для прекращения трассировки. Окончательно сформированная трасса показана на рис. 9-10, в. Обратите внимание, что в месте соединения верхнего и нижнего участков появилось переходное отверстие.

Прокладка трасс в режиме сглаживания проводников по дуге (Arc) и касательной дуге (Tangent Arc) каких-либо особенностей по сравнению с режимом Ortho=45 не имеет. Используя эти режимы, нужно тщательно контролировать расположение изгибов трасы и их размеры. Поэтому, создавая отдельные участки трассы, не торопитесь отпускать левую кнопку мыши, чтобы визуально контролировать ситуацию на плате и принять необходимые меры для коррекции положения и формы создаваемого участка трассы.

• Сформируйте верхний участок трассы МХ2, используя режим сглаживания по дуге.

1) В качестве текущего выберите слой Bottom. Текущую ширину линий оставьте прежней – 20mil.

2) Установите режим сглаживания изломов проводников по дуге Ortho=Arc.

3) На рис. 9-11 показана последовательность формирования первого участка трассы. В конце каждого участка отпускайте левую кнопку мыши.

а б в г

Рис. 9-11. Проведение трассы в режиме Ortho=45

• Сформируйте нижний участок трассы МХ2.

1) Последовательность создания нижнего участка трассы показана на рис. 9-12.

2) Первый фрагмент нижнего участка трассы (рис. 9-12, а) прокладывается в режиме Ortho=45. Для переключения режимов используйте клавишу <O>. Внешний вид текущего проводника изменяйте клавишей <F>.

3) Второй фрагмент трассы (рис. 9-12, б) прокладывается в режиме Ortho=Arc.

4) Третий, четвертый и пятый фрагменты трассы (рис. 9-12, в-д) прокладываются в режиме Ortho=TangentArc. При необходимости изменить радиус касательной дуги используйте клавишу <R>.

5) И, наконец, заключительный фрагмент трассы (рис.9-12, е) вновь прокладывается в режиме Ortho=45.

6) Сохраните проект с именем Проект_1_ручная_трассировка.

Режим раскладки проводников под произвольными углами (Ortho=Any) никаких особенностей не имеет, но, как правило, при трассировке не используется.

а б в

г д е

Рис.9-12. Проведение трассы с использованием нескольких режимов

Интерактивная трассировка

Команда Route/Interactive (Трассировка/Интерактивная) (аналог - кнопка ) является более интеллектуальной, чем предыдущая команда ручной трассировки. Она позволяет быстро проводить трассы с учетом технологических норм и правил. Прокладка трасс может осуществляться как полностью автоматически, с огибанием препятствий, так и под управлением пользователя. Для проведения трассы, также как и в предыдущем случае, необходимо выбрать сигнальный слой, в котором будет располагаться первый сегмент трассы, и выбрать или задать ширину сегмента. Также необходимо установить подходящий шаг координатной сетки и установить такой масштаб изображения, чтобы были видны узлы сетки.

• Проведите подготовку к интерактивной трассировке.

1) Загрузите файл Проект_1_ручная_трассировка.pcb, если он не загружен.

2) Текущей сделайте линию шириной 25 mil.

3) Текущим сделайте слой Top.

Рис. 9-13. Внешний вид проекта перед началом интерактивной трассировки

4) Включите постоянное отображение цепей МХ1 – МХ4. Остальные цепи скройте. Внешний вид проекта после этого должен быть близок к показанному на рис. 9-13.

• Проведите трассу МХ4 в режиме интерактивной трассировки.

1) Для начала трассировки активизируйте команду Route/ Interactive (Трассировка/ Интерактивная) и установите ортогональный режим раскладки проводников (Ortho=90).

2) Нажмите левую кнопку мыши на контактной площадке 11 микросхемы U9, с которой должна начинаться трасса, и, не отпуская кнопку мыши, перемещайте курсор в направлении следующей контактной площадки, входящей в трассируемую цепь. За курсором потянется контурное изображением участка трассы (уже не одиночного сегмента, как было в предыдущем случае), автоматически огибающее, если это возможно, встречающиеся препятствия (рис. 9-14, а).

3) Конфигурация трассируемого участка трассы будет динамически меняться в зависимости от положения курсора и наличия препятствий. Попробуйте перемещать курсор вправо и влево.

а б

Рис. 9-14. Прокладка трассы МХ4 в интерактивном режиме

4) Для фиксации проложенного участка трассы отпустите левую кнопку мыши на контактной площадке 38 микросхемы U12 после появления символа совмещения конца трассы и контактной площадки (ромбика).

5) Для создания следующего участка вновь нажимайте левую кнопку мыши и перемещайте курсор в новое положение, следя за конфигурацией создаваемого проводника.

6) Попробуйте изменить режим раскладки проводников, нажимая на <O>. Обратите внимание, что доступны только два режима раскладки. Установите режим сглаживания под углом 45 градусов (Ortho=45).

7) Завершите прокладку трассы в интерактивном режиме, указав курсором последнюю контактную площадку цепи МХ4 (рис.9-14, б). Отпустите левую кнопку мыши.

При нажатии в процессе трассировки на правую кнопку мыши открывается меню, показанное на рис. 9-15, содержащее следующие команды:

Рис. 9-15. Контекстное меню интерактивной трассировки

- Complete - завершение прокладки текущего фрагмента трассы по заданным правилам проектирования, если это возможно. В случае неудачи выдается звуковой сигнал;

- Push Traces - включение режима расталкивания существующих проводников;

- Suspend - приостанавливает прокладку трассы без ее завершения (аналогично нажатию </>, <\>);

- Cancel - отменяет прокладку фрагмента трассы;

- Options - установка параметров конфигурации проекта по команде Options/Configure;

- Layers - открытие окна команды Options/Layers для изменения структуры слоев платы;

- Via Style - открытие окна команды Options/Via Style для выбора стиля текущего переходного отверстия или его редактирования;

- Unwind - отмена ввода последнего сегмента (аналогично нажатию клавиши <BACKSPACE>).

Таким образом, для автоматического завершения начатого фрагмента трассы необходимо нажать правую кнопку мыши и в контекстном меню выбрать команду Complete (Завершить). При этом система продолжит прокладку трассы автоматически.

При автоматическом завершении трассы переключения со слоя на слой не происходит, т.е. система пытается реализовать весь фрагмент в текущем слое!!

Для завершения прокладки фрагмента трассы с сохранением только текущих результатов работы в контекстном меню следует использовать команду Suspend (Приостановить).

Клавиши <L>, <W>, <О>, <F>, </>, <\> имеют такое же значение, как и при ручной прокладке трасс.

При интерактивной трассировке невозможно сглаживание проводников по дуге и их прокладка под произвольными углами!!!

Push Traces – это не команда, это режим прокладки проводников в команде Route/Interactive

• Проведите участок трассы МХ3 с использованием контекстного меню.

1) Щелкните левой кнопкой мыши по контактной площадке 18 микросхемы U12 (на рис.9-16, а от нее начата трассировка) для начала трассировки.

а б

Рис.9-16. Автоматическое завершение участка трассы в интерактивном режиме

2) Щелкните правой кнопкой мыши для активизации контекстного меню.

3) Выберите в контекстном меню команду Complete (Завершить).

4) Автоматически проложенный участок трассы будет иметь вид, показанный на рис. 9-16, б. Таким образом, можно завершить трассы на любом этапе их прокладки.

Интересные возможности представляет включение режима расталкивания трасс (Push Traces), который включается командой Push Traces (Перемещение трасс) контекстного меню или кнопкой на инструментальной панели. На рис. 9-17 представлена иллюстрация работы с его использованием: 9-17, а – исходное состояние на фрагменте платы; 9-17, б – попытка реализовать соединение между микросхемой и конденсатором С2. На рис. 9-17, б видно, что система автоматически сместила часть существовавшей трассы (показана контуром) так, чтобы появилась возможность проложить новую трассу.

            а                    б

Рис. 9-17. Действие режима расталкивания трасс (Push Traces)

• Продолжите трассу МХ3 с использованием режима расталкивания проводников.

1) Нажмите кнопку на верхней инструментальной панели для включения режима интерактивной трассировки с расталкиванием проводников.

2) Включите режим ортогональной раскладки (Ortho=90).

3) Начните трассу с контактной площадки 31 микросхемы U12, как показано на рис. 9-18, а.

4) Отпустите левую кнопку мыши вместе, на которое указывает курсор на рис. 9-18, а, для фиксации участка трассы.

5) Вновь нажмите левую кнопку мыши и сдвиньте курсор влево, как показано на рис.9-18,б. Вертикальный участок трассы МХ4 при этом должен деформироваться. Не отпускайте левую кнопку мыши.

6) Переместите курсор в контактную площадку 8 микросхемы U9 и отпустите левую кнопку мыши.

а б в

Рис. 9-18. Использование режима расталкивания трасс при трассировке

Редактирование трасс

В процессе трассировки и после нее часто возникает необходимость в редактировании отдельных участков трасс. Типовыми операциями при редактировании являются изменение длины и ширины сегментов, перемещение сегментов со слоя на слой и по поверхности платы, удаление и добавление переходных отверстий и т.д.

• Отредактируйте трассу МХ1.

1) Перейдите в режим выбора объектов (кнопка ).

2) Для того, чтобы при редактировании проводников не мешали остальные объекты, активизируйте команду Options/Selection Mask (Параметры/ Фильтр выбора) и настройте фильтры группового (Block) и одиночного (Single) отбора на выбор линий (Line) и дуг (Arc) в слоях Top и Bottom (набор Signal Layers в окне Layer Sets).

3) В качестве текущего установите слой Bottom (Нижний)

4) Нажмите клавишу <Ctrl> и щелчками левой кнопки мыши выделите участки трассы МХ1, расположенные в слое Top (на рис. 9-19, а выделенные участки окружены пунктирным прямоугольником, на который указывает курсор).

а б

Рис.9-19. Редактирование трассы МХ1

5) Активизируйте команду Edit/Move To Layers (Редактирование/Переместить в текущий слой). Выделенные сегменты трассы перейдут со слоя Top в текущий слой Bottom и останутся выделенными.

6) Щелкните правой кнопкой мыши и откройте окно свойств (properties) группы линий.

7) В поле ввода Width (Ширина) установите значение 20 mil (можно без единиц измерения) и закройте окно свойств.

8) Щелкните левой кнопкой мыши на свободном поле вне прямоугольника выделения. Теперь вся масса МХ1 расположена на слое Bottom (рис. 9-19, б). Обратите внимание, что система автоматически удаляет ненужные теперь переходные отверстия. Ранее одно из них было в месте, на которое указывает курсор.

• Отредактируйте нижний участок трассы МХ2.

1) Настройте фильтр группового отбора для работы с дугами и линиями, расположенными в слое Bottom, и окном выделите центральную часть нижнего участка трассы МХ2 (на рис.9-20, а выделенная часть окружена пунктирным прямоугольником).

2) Нажмите клавишу <Del> на клавиатуре для удаления выделенных сегментов трассы.

3) Щелкните левой кнопкой мыши по нижнему наклонному сегменту трассы МХ2 для выделения (рис.9-20, б) и преобразуйте его в горизонтальный отрезок, потащив за верхний маркер (черный квадрат на конце выделенного сегмента), как показано на рис. 9-20, в.

а б в

г д е

Рис.9-20. Редактирование трассы МХ2

4) Откройте контекстное меню щелчком правой кнопки мыши и выберите в нем команду Add Vertex (Добавить вершину). Выделенный горизонтальный сегмент разделится на два (рис.9-20, г).

5) Потащите за крайний маркер выделенного сегмента до его соединения с верхним участком трассы МХ2 (рис.9-20, д).

6) Откорректируйте положение нижней части этого сегмента, расположив его вертикально (рис.9-20, е)

Участки трасс МХ3-МХ4, сгенерированные системой автоматически, содержат много лишних изгибов и проложены не всегда оптимальным образом.

• Уберите лишние сегменты на трассах МХ3-МХ4.

1) Переведите слой Bottom в состояние Disable (Отключить), выполнив команду Options/Layers (Параметры/Слои). Это сделает его недоступным и невидимым.

2) Настройте фильтр группового и одиночного отбора для работы с дугами и линиями, расположенными в слое Top.

3) Приведите трассы МХ3-МХ4 к виду, показанному на рис. 9-21.

Рис.9-21. Трассы МХ3-МХ4 после редактирования

Если редактируемый участок трассы состоит из большого количества отдельных сегментов, во многих случаях проще лишнее удалить, чем пытаться перемещать и редактировать много мелких объектов.

Рассмотрим еще одну возможность изменения свойств у группы объектов.

• Измените ширину всех проводников, входящих в трассы МХ3-МХ4.

1) Активизируйте команду Edit/Nets (Редактирование/Цепи).

2) В окне Edit Nets (Редактирование цепей) в списке цепей найдите и выделите цепи МХ3-МХ4.

3) Нажмите кнопку Select (выбор) и закройте панель редактирования цепей.

4) Нажмите правую кнопку мыши и выберите в контекстном меню команду Properties (Свойства).

5) В окне Width (Ширина) в окне свойств выделенных объектов установите значение 20 mil (можно без единиц измерения) и закройте окно свойств.

6) Сохраните проект под именем Проект_1_редактирование_трасс.

Сглаживание проводников

При подготовке печатной платы к производству после ручной или автоматической трассировки довольно часто возникает задача сглаживания прямых углов. В системе P-CAD для этой цели может использоваться команда Route/Miter (Трассировка/Сглаживание), вызываемая из основного меню или кнопкой на инструментальной панели.

Работа с этой командой при сглаживании прямоугольных изгибов достаточно проста.

1) Режим сглаживания (дуга или линия) устанавливается на закладке Route (Трассировка) окна OptionsConfigure (Параметры конфигурации), вызываемого по команде Options/Configure.

2) В качестве текущего выбирается слой, в котором лежат редактируемые проводники.

3) Команда активизируется и курсором указывается угол трассы (рис. 9-22).

Рис. 9-22. Сглаживание проводника командой Route/Miter

4) При нажатой левой кнопки мыши смещением курсора задается необходимая величина сглаживания.

Режим сглаживания в процессе выполнения команды можно оперативно менять с помощью горячей клавиши «О»!!!

С помощью данной команды, возможно также проводить сглаживание Т-образных соединений проводников, как показано на рис. 9-23.

           а                      б

Рис. 9-23. Сглаживание T-образных соединений проводников командой Route/Miter

• Примените команду Route/Miter для редактирования трасс МХ1 и МХ2.

1) Активизируйте слой Bottom, а слой Top сделайте неактивным (Disable).

2) Перестройте фильтры выбора для работы с объектами, расположенными в сигнальных слоях

3) Отредактируйте трассы МХ1и МХ2. Для примера используйте рис. 9-24.

Рис.9-24. Трассы МХ1и МХ2 после сглаживания.

4) Для изменения параметров сопряжения нужно просто указать наклонную линию или дугу и нажать левую кнопку мыши. При этом вид сопряжения трансформируется в текущий, указанный в статусной строке. Обратите внимание, что линии, проведенные под углом, отличным от 45 градусов, не считаются линиями сглаживания. Также с помощью данной команды нельзя отредактировать соприкасающиеся дуги

5) Сохраните проект с прежним именем.

 Выравнивание проводников

При наличии в пакете лицензии на утилиту InterRoutGold в редакторе печатных плат становятся доступными еще несколько команд, позволяющие в некоторых случаях ускорить и облегчить трассировку. Одной из таких команд является Route/Fanout (Трассировка/Разветвления), позволяющая сформировать начальный участок для последующей трассировки группы проводников (жгута), например, шины памяти, от нескольких контактных площадок. С помощью данной команды участки трасс выравниваются вдоль одной прямой, горизонтальной или вертикальной.

Рассмотрим порядок и особенности работы с командой на простых примерах.

• Примените команду Route/Fanout для формирования стартового участка жгута.

1) Загрузите в PCB проект Проект_1_редактирование_трасс.pcb, если он еще не загружен.

2) Убедитесь, что все сигнальные слои находятся в состоянии Enable, т.е. доступны для редактирования. В фильтры выбора (Selection Mask) к дугам и линиям добавьте соединения (Connection).

3) Используя команду Edit/Nets (Редактирование/Цепи), отобразите на экране цепи DA3-DA7.

4) Запустите команду Route/Fanout (Трассировка/Разветвления) из основного меню или нажмите кнопку на инструментальной панели.

5) Клавишами <O> и <L> установите режим раскладки проводников Ortho=45 и текущий слой Top. Шаг сетки задайте равным 25 mil (клавиша <G>).

6) Окном или щелчками левой кнопки мыши при нажатой клавише <Ctrl> выделите соединения DA3-DA7.

При выполнении заданий в этом разделе для группового окна выделения лучше установить режим Touching Block (Касающийся блок). Так проще будет выделять группу соединений. В этом режиме нужно, чтобы соединения лишь пересекали окно выделения.

7) Щелчком правой кнопки мыши вызывите контекстное меню, показанное на рис. 9-25, а, и в нем выбирите команду Fanout (Разветвления), позволяющую перейти к определению стиля и параметров выталкивания. Должно появиться сообщение, показанное на рис. 9-25, б.

Смысл этого сообщения сводится к тому, что выбираемые соединения должны быть выровнены по горизонтали или вертикали, хотя бы с одной стороны!!!

В данном случае соединение DA3 выпадает из общего строя. Скройте его.

а б

Рис.9-25. Контекстное меню команды Route/Fanout (а) и сообщение о неверном выборе соединений (б)

8) Выделите соединения DA4-DA7 и вновь попробуйте в контекстном меню активизировать команду Fanout (Разветвления). Заметим, что команда Deselect All (Сбросить все выделения) в контекстном меню позволяет отказаться от выбора соединений.

Рис. 9-26. Выбор вариантов расположения и параметров выравнивающих отрезков

9) В появившемся окне Select Fanout (Выбор разветвления) (рис. 9-26) в группе Fanout Style (Стиль разветвления) необходимо нажать кнопку соответствующую одному из четырех стилей стартовых отрезков, отображающемуся в окне предварительного просмотра (Preview):

- - вертикальные или горизонтальные отрезки проводников или участки трасс, окончания которых располагаются на линии, параллельной линии начала соединений (стиль 1);

- - участки трасс, окончания которых располагаются на линии, перпендикулярной линии начала соединений (стиль 2);

- - участки трасс, начинающиеся с сегментов, под углом 45 градусов к линии начала соединений, а затем переходящие в вертикаль или горизонталь (стиль 3);

- - сегменты под углом 45 градусов к линии начала соединений, окончания которых располагаются на линии под углом 45 градусов к горизонтали (стиль 4).

При установке режима ортогональности проводников в PCB доступны только стили № 1 и № 2

10) Выберите вторую кнопку.

11) Кнопки Flip/Flop ( ), расположенные под окном предварительного просмотра позволяют задать ориентацию выравнивающих отрезков. Попробуйте нажимать эти кнопки в разных сочетаниях, наблюдая за окном предварительного просмотра. Остановитесь на варианте, выбранном в п.10.

При выборе стиля №1 кнопка Flop (правая) заблокирована

12) Установка флажка Space Traces at Minimum Clearance (Минимизировать зазоры) позволяет провести начальные проводники в данной сетке трассировки с минимальным зазором между ними, как показано на рис. 9-27. Если данный флажок сброшен, система старается сохранить расстояние между концами трасс таким же, как оно было в начале. Пока оставьте этот флажок сброшенным.

Рис. 9-27. Выравнивающие проводники с минимальным зазором

При выборе стиля №4 флажок Space Traces at Minimum Clearance заблокирован.

13) Установив все параметры стартовых отрезков, нажмите кнопку ОК для завершения диалога.

Результат операции, скорее всего, будет похож на рис. 9-28, а. Системе явно не хватило места для сохранения расстояния между концами трасс таким, как оно было вначале, поэтому одна из трасс оказалась нереализованной.

а б в

г д е

Рис.9- 28. Варианты реализации стартовых отрезков

• Попробуйте разные варианты реализации выравнивающих отрезков.

1) Отмените результаты предыдущей операции, нажав на кнопку .

2) Вновь повторите пп 7-11, но перед выходом из диалога флажок Space Traces at Minimum Clearance (Минимизировать зазоры) должен быть установлен.

3) Ситуация несколько поправилась (рис.9-28, б), но трасса DA4 заблокировала дальнейшую разводку. Системе явно не хватает места для корректного завершения операции.

4) Отмените результаты операции. Сдвиньте микросхему U7 вниз на 25-30 mil и вновь попробуйте получить стартовые участки трасс со сброшенным (результат на рис.9-28, в) и установленным флажком минимизации расстояния (результат на рис. 9-28, г). Во втором случае результат явно предпочтительнее.

5) Каждый раз отменяя результаты текущей операции, попробуйте реализовать стартовые участки, используя разные стили и режимы раскладки проводников.

6) На рис. 9-28, д приведен наиболее удачный с точки зрения экономии местана плате вариант реализации стартовых участков шины в режиме раскладки Ortho=90, выполненный стилем 2.

7) Еще большей плотности раскладки проводников удается добиться, если перед началом выполнения операции уменьшить шаг сетки до 10 или 12,5 mil. В качестве примера на рис 9-28, е приведен результат операции на сетке 10 mil, выполненный стилем 2 в режиме раскладки Ortho=90. Выбор еще более мелкого шага (например, 5mil) не приведет к экономии места на плате, но заблокирует дальнейшую трассировку из-за слишком малой длины сгенерированных проводников. Проверьте это.

8) Оказывается, что длину сгенерированных проводников можно регулировать, используя параметр Stub length (Длина остатка), расположенный на вкладке Route (Трассировка) окна Options Configure (Параметры конфигурации). Попробуйте, отменив результаты предыдущего эксперимента, при шаге сетки 5mil установить флажок Grid Points (Точки сетки), задать в окне, расположенном рядом с ним, значение отличное от нуля, например 30, и вновь повторить генерацию выравнивающих отрезков.

9) Заканчивая эксперименты с командой Route/Fanout (Трассировка/Разветвлений), выполните ее на сетке 25mil стилем 2 с установленным флажком Space Traces at Minimum Clearance (Минимизировать зазоры) в режиме раскладки Ortho=90. Значение параметра Stub length (Длина остатка) предварительно установите равным нулю.

10) Сохраните проект под именем Проект_1_трассировка_жгутов.

Трассировка шин

Выполнение команды Route/Fanout является первым шагом при групповой трассировке шин. Дальнейшая разводка производится с использованием команды Route/Bus (Трассировка/Шина), позволяющей в интерактивном режиме одновременно трассировать несколько параллельных проводников, образующих шину. Эту команду удобно использовать для трассировки плат цифровых устройств имеющих выраженную шинную структуру, например, память, шины данных и т.д.

• Проложите группу параллельных проводников, используя команду Route/Bus

1) Активизируйте команду Route/Bus (Трассировка/Шина) из основного меню или нажатием кнопки на инструментальной панели.

2) Перед трассировкой шины необходимо выбрать слой для трассировки, шаг сетки, ширину проводников и режим их раскладки. Оставьте неизменным параметры, которые были заданы при выполнении последнего варианта в предыдущем разделе (Top, G=25 mil, W=20 mil, Ortho=90).

3) Для трассировки шины должны быть выбраны несколько соединений, начинающихся на концах отрезков трасс, полученных при выполнении команды Route/Fanout (Трассировка/Разветвления). Выбор соединений производится окном или щелчками левой кнопки мыши при нажатой клавише <Ctrl>. Выберите соединения DA4-DA7, как показано на рис. 9-29, а.

Выбираемые соединения должны быть выровнены по горизонтали или вертикали, хотя бы с одной стороны!!!

4) Нажмите левую кнопку мыши и, не отпуская ее, переместите курсор в положение, показанное на рис. 9-29, б. Использование движения курсора при нажатой кнопке мыши удобно тем, что при этом за курсором тянется контур формируемого сегмента, и можно визуально проконтролировать его положение и форму. При необходимости клавишей <F> откорректируйте положение изгиба. Постарайтесь расположить трассы поближе к микросхеме U7.

а б

в г

Рис. 9-29. Прокладка группы линий (жгута)

Переключение между сигнальными слоями при выполнении данной команды невозможно!!!

5) Зафиксируйте проложенный участок, отпустив левую кнопку мыши.

6) Вновь нажмите левую кнопку мыши и переместите курсор вправо к подключаемым контактным площадкам (рис. 9-29, в). При перемещении старайтесь курсор удерживать в центре жгута. Не отпускайте левую кнопку мыши.

7) Нажмите на клавишу <O> для переключения в режим раскладки проводников Ortho=45 и доведите трассу до центра первого ряда контактных площадок (рис. 9-29, г). В момент подключения трасс к нужным контактным площадкам на их месте должны появиться ромбики.

8) Для завершения прокладки трассы с сохранением результатов нажмите правую кнопку мыши и в контекстном меню выберите команду Suspend (Приостановить). К аналогичному результату приводит нажатие клавиш </> или <\>. Для отмены команды следует в контекстном меню выбрать команду Cancel (Отмена). Выбор команды Unwind (Вернуться) в контекстном меню позволяет отменить ввод последнего сегмента (аналогично нажатию клавиши <Backspace>).

После завершения операции две цепи в жгуте оказались разведенными не до конца. Это обычное явление. Если бы при формировании начальных участков использовалась более мелкая сетка (10 или 12,5 mil), то в данном случае вообще не удалось бы подключить автоматически ни одной трассы. Это происходит потому, что во время прокладки жгута система, во-первых, сохраняет первоначальное расстояние между проводниками, а, во-вторых, проводит трассы с учетом заданных технологических правил. Если хотя бы одно из них нарушается, например, расстояние между проводником и контактной площадкой, трасса не проводится. Как правило, доразводить трассы приходится в режиме ручной или интерактивной трассировки.

• Закончите недоразведенные трассы в режиме ручной или интерактивной трассировки.

1) Включив режим интерактивной трассировки кнопкой на верхней инструментальной панели, нажмите там же кнопку , которая активизирует показ на печатной плате области возможной прокладки трассы (Visible Routing Area).

2) Используя знания и навыки, полученные ранее, проведите недостающие участки трасс DA4 и DA6, руководствуясь рис. 9-30. Обратите внимание на многоугольную сетчатую область, которая появляется в момент начала трассировки. Это и есть рекомендуемая системой область для прокладки трассы.

3) Сохраните проект с прежним именем.

Рис. 9-30.Фрагмент платы с проложенными трассами

Автоматическая прокладка выбранных соединений

Команда Route/MultiTrace (Трассировка/Мультитрасса) позволяет одновременно трассировать несколько соединений в автоматическом режиме. При этом в отличие от команды Route/Bus (Трассировка/Шина), каждое соединение трассируется индивидуально, что позволяет найти оптимальный путь для каждой трассы. Как и другие интерактивной трассировки, одновременная прокладка нескольких трасс учитывает при трассировке конструкторские правила и атрибуты цепей. Данная команда позволяет значительно увеличить продуктивность работы конструктора, автоматизируя решение повторяющихся задач. Его использование целесообразно в областях платы с параллельными соединениями.

• Создайте трассы в режиме автоматической трассировки группы соединений.

1) Используя команду Edit/Nets (Редактирование/Цепи), отобразите на экране цепи DA0-DA3.

2) Активизировать команду Route/MultiTrace (Трассировка/Мультитрасса) в основном меню или нажать кнопку на инструментальной панели

3) Установите следующие параметры сетки, слоев и проводников: Top, G=25 mil, W=15 mil, Ortho=90. Ширина проводников здесь задана равной 15 mil только для того, чтобы отличать их от ранее проложенных трасс.

4) Нажатием кнопок и на инструментальной панели выбирается один из двух стилей прокладки трасс:

- Maximum Hugging (Максимальное прижатие), когда проводники максимально плотно прижимаются к огибаемому препятствию

- Minimize Length (Минимальная длина) для обеспечения минимальной длины проводников.

5) Различие между этими режимами иллюстрирует рисунок 9-31. Эти режимы можно переключать также на закладке Route панели Options Configure (группа Interactive Route). Выберите первый стиль – максимальное прижатие (нажата кнопка ).

          а                 б

Рис. 9-31. Режимы прокладки проводников с максимальным прижатием (а) и с минимальной длиной (б)

6) Окном или щелчками левой кнопки мыши принажатой клавише <Ctrl> выделите соединения DA0-DA3, для которых необходимо проложить трассы (рис.9-32, а).

7) Нажмите правую кнопку мыши и в появившемся контекстном меню выберите команду Complete (Завершить) для автоматической прокладки проводников. Для отмены команды и сброса выбора соединений следует в контекстном меню выбрать команду Deselect All (Сбросить все выделения).

а б в

г д е

Рис.9-32. Автоматическая раскладка нескольких трасс (режим MultiTrace)

8) Результат операции представлен на рис.9-32, б. Одна из трасс оказалась недоразведенной.

9) Отмените результат операции (кнопка ) и вновь попытайтесь выполнить трассировку, установив режим раскладки проводников Ortho=45. Результат, скорее всего, будет таким, как показано на рис.9-32, в. Вновь одна связь оказалась нереализованной. Хотя из рисунка видно, что принципиальная возможность реализовать эту связь есть. Для чего достаточно все созданные трассы поднять чуть вверх.

10) Вновь отмените результат предыдущей операции и попробуйте реализовать эту связь отдельно от других. Для чего, не меняя параметров, выделите ее одну, нажмите правую кнопку мыши и в контекстном меню выберите команду завершения операции (Complete). Результат, полученный нами, представлен на рис. 9-32, г.

11) Выделите оставшиеся соединения и выполните для них операцию MultiTrace. Результат представлен на рис. 9-32, д. Электрические соединения есть, но видно, что трассы реализованы далеко не оптимально. Для сравнения на рис. 9-32, е. Представлен вариант реализации связей DA0-DA3, выполненный в режиме интерактивной трассировки. Выводы делайте сами.

12) Поэкспериментируйте с прокладкой трасс в режиме MultiTrace, изменяя шаг сетки, ширину проводников, последовательность трассировки, режимы раскладки и т.д.

13) После завершения работы в режиме MultiTrace сохраните наиболее удачный результат в файле с прежнем именем Проект_1_трассировка_жгутов.

При работе с командой MultiTrace следует учитывать несколько простых правил:

- при прокладке трасс в этом режиме не производятся перетрассировка и разрезание ранее проложенных трас, поэтому успех работы во многом будет определяться последовательностью прокладки трасс. Нужно стремиться ктому, чтобы предыдущие трассы не перекрывали пути для последующих;

- при выполнении команды в первую очередь проводится трассировка соединений, направления которых наиболее близки к горизонтальным и вертикальным;

- из трасс, которые лежат под одним и тем же углом первыми прокладываются самые короткие;

- при выборе трасс учитывайте, что последующие трассы будут стремиться следовать за начальными (прижиматься к ним);

- учитывайте, что направление трассировки будет влиять на расположение трасс, в частности, от этого будет зависеть с какой стороны будут огибаться препятствия. На рис. 9-33 приведены примеры огибания трассами препятствий при их трассировке слева направо (верхняя трасса) и справа налево (нижняя трасса). Правило выбора направлений следующее:

а) если выбрано только соединение или соединение и обе ограничивающих контактных площадки, то трассировка по умолчанию проводится снизу-вверх или слева направо.

б) если выбрана только одна контактная площадка для соединения, то она будет служить началом трассы.

Если на панели Options Configure (закладка Route) установить флажок Honor Layer Bias (Придерживаться направлений слоев). Это позволит прокладывать трассы наиболее близко к 45 градусам;

Рис. 9-33.Примеры огибания препятствий трассами.