Лабораторная работа № 2. Разработка схемы электрической принципиальной.

Цель работы: обучение навыкам по созданию нового чистого проекта, ввод и размещение символов библиотечных компонентов на схеме, прорисовка электрических связей, верификация (проверка) схемы.

Теоретическая часть.

Создание нового чистого проекта.

Создание нового проекта.

Для создания нового проекта запускаем редактор P-CAD Schematic и щелкаем по кнопке или в строке меню выберите File → New. Новый проект будет автоматически создан (кроме того, новый проект автоматически создается при каждом запуске программы). Первое, что необходимо сделать, - это задать параметры проекта и настроить P-CAD Schematic. О том, как это делается, рассматривалось вначале первой лабораторной работы.

В том случае, если вы предполагаете создание большой многолистовой схемы, то в строке меню выберите Options → Sheets. Далее в появившемся диалоговом окне Options Sheets переходим на вкладку Sheets и задаем необходимое количество листов (рис. 148). Делается это следующим образом:

1. В поле Sheet Name введите имя нового листа.

2. Нажмите кнопку Add, чтобы добавить лист, в список листов проекта.

Рисунок 148. Диалоговое окно «Options Sheets»

Кнопки Modify и Delete в окне Options Sheets предназначены для корректировки перечня – соответственно изменения и удаления конкретных пунктов. Порядок следования листов регулируется Move Up Move down. P-CAD Schematic, в раскрывающемся списке из строки состояния (рис. 149). Все листы проекта содержатся в одном файле.

Рисунок 149. Переход между листами через строку состояния.

Оформление форматки.

Рамка и штамп.

В принципе, можно уже начинать выполнять построения, начать создание схемы и т.д. но если перед вами стоит задача не только проектирования, но и создания конструкторской документации согласно принятым требованиям, то сейчас самое время поместить штамп и очертить границы форматки. Можно сделать это вручную, но рекомендуется автоматизировать данный процесс, предварительно создав один раз и сохранив шаблон форматки со штампом в формате ttl. Или воспользовавшись созданной ранее форматкой ttl.

Чтобы назначить ttl – форматку всем листам, необходимо в строке меню выбрать Options → Sheets, в появившемся окне перейти на вкладку Titles, нажать кнопку Select и указать ttl – файл форматки, подходящей по размерам для вашей рабочей области (рис. 150).

Рисунок 150. Выбор ttl – форматки.

Можно поступить проще – найти в Проводнике Windows ttl – файл, ухватиться за него мышкой и просто перетащить его на рабочую область в окне P-CAD.

Если у вас отсутствует форматка в ttl – формате, можно просто создать пустой документ с вычерченной форматкой и использовать его в качестве шаблона. Приведем размеры штампа в соответствии с требованиями ЕСКД (рис. 151).

Рисунок 151. Размеры штампа.

Автоматическое заполнение полей.

В P-CAD 2006 возможно использование так называемых полей. В программе имеется определенный набор неких стандартных переменных полей, для которых вы можете задать нужные вам значения. Впоследствии вы это поле вольны расположить в любом месте схемы, при этом на месте размещенного вами поля отображается его значение.

Чтобы задать значения полей, в строке меню выбираем File → Design Info, в появившемся диалоговом окне перейдите на вкладку Fields и заполните нужные строчки (рис. 152).

Рисунок 152. Диалоговое окно «Design Info». Вкладка «Fields».

Для заполнения выполните двойной щелчок по полю и в появившемся еще одном окне Field Properties в поле Value наберите нужное значение поля (рис. 153).

Рисунок 153. Ввод значения поля.

В случае необходимости вы можете создавать свои поля, нажимая кнопку Add в изначальном окне Design Info. В результате нам будет предложено задать и имя нового поля (Name), и его значение (Value).

Для тех, кто не владеет английским языком в достаточной мере. Приведем перевод названий стандартных полей, предопределенных в P-CAD 2006 (см. табл. 3).

Таблица 3.

Название ячейки	Русский вариант
Approved By	Утвердил
Author	Фамилия автора (разработал)
Checked By	Проверил
Company Name	Название предприятия
Current Date	Текущая дата
Current Time	Текущее время
Date	Дата создания схемы
Drawing Number	Номер чертежа
Drawn By	Чертил
Engineer	Инженер
Filename	Имя файла
Modified Date	Дата изменения
Note	Заметки
Number of Sheers	Количество листов в проекте
Revision	Дата изменения схемы (версия)
Revision Note	Заметки и версии
Sheet Name	Имя листа
Sheet Number	Номер текущего листа (лист)
Time	Время создания схемы
Title	Название проекта

Чтобы вставить поле в какое-либо место схемы, необходимо в строке меню окна P-CAD Schematic выбрать Place → Field или щелкнуть по кнопке на панели инструментов. Далее в появившемся окне Place Field укажите (рис. 154),

Рисунок 154. Выбор поля для вставки.

какое именно поле вы хотите разместить на схеме, а после – щелчком мыши укажите место на схеме, где должно быть расположено поле. Повторный щелчок мыши приведет к повторному появлению окна Place Field и позволит выбрать следующее поле для размещения. Таким образом, вы сможете очень быстро разместить все необходимые стандартные надписи на схеме (например, в полях той же форматки) рис. 155.

Рисунок 155. Размещение на полях вставок.

Ввод и размещение символов библиотечных компонентов на схеме.

Теперь можно приступать непосредственно к проектированию. Выбираете необходимый формат со штампом. В нашем случае формат А3 со штампом форма 1. Первое, что нужно сделать, - это подключить созданные ранее и имеющиеся в вашем распоряжении библиотеки компонентов, откуда вы будете брать эти самые компоненты. Сделать это можно, выбрав в строке меню Library → Setup. В результате на экране появится окно Library Setup, в списке Open Libraries будут перечислены уже подключенные библиотеки (156). Если каких-то недостает, нажмите кнопку Add и укажите место расположения файла библиотеки. Напоминаем, что файлы библиотек в P-CAD имеют расширение .lib. Закончив с подключением библиотек, приступаете к размещению символов (условно-графических обозначений) компонентов на схеме.

Рисунок 156. Подключение библиотек.

Для этого либо щелкните мышкой на кнопке на панели инструментов в левой части окна. Либо в строке меню выберите Place → Part.

В появившемся диалоговом окне Place Part укажите, какой именно символ вы хотите поместить на схему (157), для этого:

1. В раскрывающемся списке Library выберите ту библиотеку, которой принадлежит компонент, символ которого вам нужен.

2. В списке, расположенном в левой верхней половине окна, выберите требуемый символ. При этом в правой части вы сможете наблюдать его предварительный просмотр.

3. В поле Num Parts показывает число логических секций, предусмотренных для компонента, а Part Num – номер вводимой логической секции. Понятно, что значение Part Num (номер текущей секции) не может быть больше значения Num Parts ( общего количества секций). В большинстве случаев компонент

Рисунок 157. Выбор компонента для вставки в рабочее поле.

(резистор, транзистор и т.д.) состоит из одной секции. Позиционные обозначения Ref Des размещаемых элементов и их секций на электрической схеме проставляются автоматически. На данном этапе, также, появляется возможность заменить «пустышки» {Ref Des} и {Value} на конкретные значения. Если в окне Place Part не задавать позиционные обозначение Ref Des, то будет использоваться значение по умолчанию.

4. Закончив выбор параметров, нажмите ОК в окне Place Part.

5. Щелчком мыши указываем примерное месторасположение вставляемого символа компонента, и он появиться на схеме. Нажав и не отпуская кнопку мыши, символ передвигать по рабочему полую, поворачивать его (нажатием кнопки «R» наА КЛАВИАТУРЕолую, поворачивать его (нажатием кнопки ме проставляются автоматически.0000000000000000000000000000000000000000000 клавиатуре) или отображать зеркально (нажатием клавиши «F» на клавиатуре). Как только вы отпустит кнопку мыши – символ будет вставлен. Следующим щелчком мыши вы можете разместить следующий символ данного типа и т.д. В случае вы можете подвинуть мышкой вставленные элементы простым перетаскиванием (при выбранном инструменте ).

Иногда бывает полезно (особенно в случае с составными элементами) вручную указать позиционное значение элемента так, как вам нужно. В P-CAD 2006 это можно сделать следующим образом:

1. Выберите инструмент и выделите им требуемый элемент (он станет желтого цвета).

2. В строке меню выберите Place → Attribute.

3. В появившемся диалоговом окне Place Attribute и в списке Name выберите атрибут Ref Des и задайте для него требуемое значение в поле Value (рис. 158).

Рисунок 158. Принудительное изменение позиционного значения.

Напоследок хотелось бы отметить возможность редактирования отдельных элементов символа компонента (вывод, элемент графики, позиционное обозначение и т.д.). Сделать это можно, выбрав инструмент и щелкнув по нужной части символа при нажатой клавише «Shift». Далее, щелкните правой кнопкой мыши по выделенному элементу, в контекстном меню выберите команду Properties и далее произведите необходимые настройки (рис. 159).

Рисунок 159. Контекстное меню элемента.

На схеме изображают все элементы в виде условных графических обозначений в соответствии с ГОСТом. Каждый элемент схемы должен иметь позиционно-буквенное обозначение в соответствии с ГОСТ 2.710-81. Порядковые номера присваиваются, начиная с 1 –го, для каждого типа РЭК (R1, R2 или SW), в соответствии с последовательностью расположения элементов на схеме сверху вниз, в направлении слева направо. Позиционное обозначение проставляется рядом с графическим обозначением, с правой стороны или сверху. При изображении элемента разнесенным способом его позиционное обозначение проставляется около каждой части (DD1.1…DD1.4). При выпуске документа принципиальной электрической схемы обязательно совместно с ней выпускается перечень элементов в соответствии с ГОСТами, регламентирующими правила их выполнения. При выполнении принципиальной электрической схемы допускается на поле схемы размещать требования к электрическому монтажу и указания о назначении отдельных цепей. При выполнении схемы на нескольких листах соблюдается сквозная нумерация и выполняется полный перечень элементов.

Прорисовка электрических связей.

Чтобы приступить к прорисовке электрических связей, необходимо либо нажать кнопку на панели инструментов, либо в строке меню выбрать Place → Wire (кнопка ). Далее все просто: щелкайте мышкой по нужным местам рабочей области и узловым точкам, которые вы хотите соединить (рис. 160).

Рисунок 160. Построение сети.

В ходе построения вам очень могут пригодиться клавиши «O» (английская) и «F»:

• Клавиша «O» позволяет до отпускания кнопки мыши менять угол ввода линии из числа разрешенных углов (они задаются в окне Options Configure, вызываемом выбором Options → Configure, в области Orthogonal Modes флажками 90/90 Line-Line (только вертикальные и горизонтальные линии) и 45/90 Line-Line (под углами в 45º и 90º)).

• Клавиш «F» позволяет оперативно изменять конфигурацию линии.

Просто последовательно нажимайте ту или иную клавишу, а когда линия примет требуемый вид – отпустите кнопку мыши.

Для окончания текущего сеанса построения электрических связей либо нажмите «Esc» на клавиатуре, либо просто щелкните правой кнопкой мыши. Места соединений фрагментов одной и той же цепи помечаются точкой.

Напоминаем, что задать параметры линии, которой вычеркивается сеть, можно. Выбрав в строке меню Options → Current Wire и задав необходимые параметры в появившемся окне Options Current Wire (рис. 161).

Рисунок 161. Выбор толщины линии. Диалоговое окно «Options Current Wire».

Кроме того, изменить ширину построений можно в строке состояния, выбрав толщину линий в соответствующем раскрывающемся списке (рис. 162).

Наконец, можно изменить параметры уже построенных линий. Для этого выберите инструмент и щелкните им на экране появится диалоговое окно Wire Properties, открытое на вкладке Wire (рис. 162).

Рисунок 162. Меняем свойства построенный проводников. Окно «Wire Properties». Вкладка Wire.

В нем вы и сможете задать новые параметры. В частности, с помощью переключателя Width можно изменить толщину (установив переключатель в положение User, вы сможете ввести свое значение ширины в расположенном рядом поле). Единственное, что следует отметить, так это то, что ширина проводников в принципе ограничена диапазоном от 0 до 100 mil.

Редактирование цепи.

Редактирование линий электрических связей в P-CAD 2006 осуществляется достаточно просто. Так, если нам нужно подвинуть какой-либо отрезок или отрезки, выделите их (предварительно выбрав инструмент , а затем просто перетаскивайте их в нужное положение. При этом будут сохраняться все связи с другими отрезками. Аналогичным образом можно перемешать точки излома – просто перетаскивайте их в нужное место. Если необходимо удалить какой-либо фрагмент сети, выделите его и нажмите клавишу «Del» на клавиатуре.

Чтобы добавить дополнительную точку излома, следует в строке меню выбрать Rewire → Manual. После этого выполните щелчок мышкой по нужному месту нужного участка цепи, и точка излома будет создана.

Практический пример создания схемы в P-CAD Schematic.

Продолжим нашу работу. После подключения нужных библиотек посредством выбора в строке меню Library → Setup (рис. 163), нажимаем кнопку Place Part, выбираем в появившемся окне нужные компоненты и выставляем их на рабочее поле, приблизительно придерживаясь принципиальной схемы.

По ходу (или по завершении) вставки символов компонентов задаем их параметры и меняем атрибуты в случае необходимости (рис. 164).

Рисунок 163. Окно «Library Setup».

Рисунок 164. Вставка компонентов.

Следующим этапом переходим к отрисовке электрических связей. Для этого, щелкаем по кнопке Place Wire и методично соединяем выводы проводниками (рис. 165).

Рисунок 165. Схема.

Верификация (проверка) схемы.

Никто не застрахован от ошибок. Если ошибки не исправить, то возможны непредсказуемые последствия, да P-CAD может просто не принять схему. В связи с этим рекомендуется всегда производить проверку схемы на наличие синтаксических ошибок, как то: наличие «висячих» цепей, контактов и т.п.

Чтобы выполнить проверку, необходимо в строке меню выбрать Utils → Erc. Название команды расшифровывается как Electrical Rules Check – проверка правильности электрических соединений. В результате на экране появится диалоговое окно Electrical Rules Check, в котором вам будет предложено указать критерии проверки (рис. 166).

Рисунок 166. Параметры проверки правильности создания схемы.

Так в области Design Rule Checks вы можете установить, что именно должно контролироваться:

• Single Node Nets – наличие цепей, имеющих единственный узел.

• No node Nets – наличие цепей, вообще не имеющих узлов.

• Electrical Rules – наличие электрических ошибок соединений. Примером подобной ошибки может служить соединение двух выходов компонента или подключение их к одной общей цепи.

• Unconnected Pins – наличие неподключенных выводов компонентов.

• Unconnected Wires – наличие неподключенных электрических цепей.

• Bus/Net Rules – наличие подведенных к шине цепей, не подключенных хотя бы к одному другому компоненту.

• Component Rules – наличие наложившихся друг на друга компонентов.

• Net Connectivity Rules – наличие ошибок подключения цепей «земли» и питания.

• Hierarchy Rules – наличие ошибок в иерархических структурах.

Нажав в окне Electrical Rules Check на кнопку Severity Levels, можно отрегулировать статус ошибок того или иного типа. На экране появляется окно Rules Severity Levels, левым столбцом в котором идет перечисление всевозможных неточностей, а справа указывается, какой именно статус эта неточность должна иметь: Error – недопустимая ошибка, Warning – некритичная ошибка, о которой тем не менее выдается сообщение, Ignored – несущественная ошибка, которую можно игнорировать. Чтобы изменить статус какой-либо ошибки, выполните по ней двойной щелчок мыши, и внизу окна станут доступны соответствующие переключатели (рис. 167).

Вернемся снова в окно Electrical Rules Check. Теперь обратим внимание на флажки View Report и Annotate Errors в области Report Options. Установка первого приводит к тому, что по результатам проверки будет сформирован и отображен на экране отчет в виде текстового файла (рис. 168). Второй флажок (Annotate Errors) указывает программе пометить на схеме проблемные элементы с выявленными ошибками.

Рисунок 167. Окно «Rules Severity Levels».

Рисунок 168. Отчет о результатах проведенной проверки.

Генерация списка соединений.

Создаем список соединений при помощи команды Utils → Generate Netlist (рис.169).

Рисунок 169. Активация команды Generate Netlist.

Нажимаем кнопку Netlist Filename (рис. 170) и указываем папку для сохранения будущего списка (рис. 171). Список мы откроем уже в редакторе трассировки проводников.

Рисунок 170. Диалоговое окно «Utils Generate Netlist».

Рисунок 171. Диалоговое окно «Netlist File».

Порядок выполнения работы:

1. Получить задание у преподавателя.

2. Создание нового чистого проекта.

3. Ввод и размещение символов библиотечных компонентов.

4. Прорисовка электрических связей.

5. Проверка схемы.

6. Создание списка соединений.

7. Защитить лабораторную работу.

Контрольные вопросы:

1) Порядок оформления рамки и штампа.

2. Порядок ввода и размещения компонентов на схеме.

3. Порядок прорисовки электрических связей.

4. Порядок проверки схемы.

5. Создание списка соединений.