Федеральное агентство морского и речного транспорта

Федеральное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Волжская государственная академия водного транспорта»

Кафедра радиоэлектроники

Технология

автоматизированного проектирования

радиоэлектронных систем

Методические указания

по выполнению контрольной работы для студентов

заочного обучения специальности 180404 «Эксплуатация

судового электрооборудования и средств автоматики»

Составители – т.В. Гордяскина, о.А. Раева

Нижний Новгород

Издательство ФБОУ ВПО «ВГАВТ»

2012

УДК 681.518.5

Т38

Технология автоматизированного проектирования радиоэлектронных систем : метод. указания по выпол. контр. раб. для студ. заоч. обуч. специальности 180404 «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики» / сост. – Т.В. Гордяскина, О.А. Раева. – Н. Новгород : Изд-во ФБОУ ВПО «ВГАВТ», 2012. – 48 с.

Рассматриваются способы автоматизированного проектирования радиоэлектронных систем с применением пакета P-CAD 2006. В работе уделяется внимание, как теоретическим аспектам, так и практическому применению системы автоматизированного проектирования печатных плат. Даны практические рекомендации по выполнению контрольной работы.

Для студентов заочного обучения специальности 180404 «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики».

Работа рекомендована к изданию кафедрой радиоэлектроники (протокол № 11 от 19.09.2011 г.).

© ФБОУ ВПО «ВГАВТ», 2012

I. Задание для контрольной работы

Тема: «Конструкторская разработка радиоэлектронных систем в P-CAD 2006»

Цель работы: получение практических навыков работы с пакетом P-CAD, закрепление теоретических знаний по разработке ПП на примере конкретной схемы.

Задание

Разработать печатную плату устройства, для этого:

1) создать в системе P-CAD схему в соответствии со своим вариантом;

2) «упаковать» схему на печатную плату;

3) разместить элементы на плате;

4) задать технологические параметры трассировки (количество слоев, ширина трасс, расстояния между печатным рисунком);

5) развести печатную плату заданных размеров и класса точности;

6) сформировать и распечатать конструкторскую документацию;

7) оценить плотность трассировки печатной платы, сделать выводы о работе.

В процессе разработки предпочтительно использовать библиотеки P-CADlib и RUSlib. Можно использовать готовые шаблоны для схемы электрической принципиальной FormA4.sch, перечня элементов PerEl.sch, чертежей печатной платы Sb.sch, Top.sch, Bot.sch.

Для получения комплекта конструкторской документации на печатную плату необходимо разработать и вывести на печать следующие чертежи:

1. Чертеж схемы электрической принципиальной Э3.

2. Перечень элементов схемы.

3. Чертежи печатной платы:

для 2-сторонней ПП:

– сборочный чертеж – содержит чертеж платы с установленными компонентами (без трасс);

– трассировка со стороны компонент – содержит чертеж платы и трасс со стороны;

– трассировка со стороны пайки;

для 1-слойной ПП:

– сборочный чертеж;

– трассировка со стороны пайки.

Вариант контрольной работы выбирается по сумме двух последних цифр в зачетной книжке.

Варианты контрольных заданий

Вариант	Наименование схемы	Размеры ПП, мм	Кол. слоев	Класс точности ПП
1	Усилитель на биполярном транзисторе n-p-n	60×60	1	3
2	Трехфазный выпрямитель	40×60	2	4
3	Усилитель на биполярном транзисторе p-n-p	30×70	2	2
4	Стабилизатор напряжения на транзисторе и стабилитроне	40×40	1	1
5	Инвертирующий усилитель	60×30	1	5
6	Неинвертирующий усилитель	40×50	2	5
7	Мультивибратор	45×45	2	3
8	Компаратор	55×55	2	3
9	Активный фильтр НЧ	50×50	1	2
10	Активный фильтр ВЧ	60×40	1	2
11	Активный полосовой фильтр	50×60	2	1
12	Умножение напряжения на 3	60×50	1	2
13	Умножение напряжения на 4	50×50	2	5
14	Умножение напряжения на 2	60×50	1	3
15	Усилитель на биполярном транзисторе n-p-n	50×55	2	2
16	Трехфазный выпрямитель (Ларионовская схема)	40×65	2	2
17	Усилитель на биполярном транзисторе p-n-p	50×50	1	1
18	Стабилизатор напряжения на транзисторе и стабилитроне	40×55	2	4
19	Инвертирующий усилитель	50×60	2	5
20	Неинвертирующий усилитель	40×60	2	3

Вариант	Наименование схемы	Размеры ПП, мм	Кол. слоев	Класс точности ПП
21	Мультивибратор	60×40	1	3
22	Компаратор	50×55	1	2
23	Активный фильтр НЧ	40×70	1	5
24	Активный фильтр ВЧ	50×45	2	5
25	Активный полосовой фильтр	60×40	2	4
26	Умножение напряжения на 3	65×40	1	1
27	Умножение напряжения на 4	40×50	2	2
28	Умножение напряжения на 2	50×60	1	3
29	Активный фильтр НЧ	40×55	2	3
30	Компаратор	60×60	2	4

Принципиальные электрические схемы устройств приведены в ПРИЛОЖЕНИИ 1.

II. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ

КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

1. Общие сведения о системе автоматизированного

проектирования P-CAD 2006

Современные технологии разработки и создания радиоэлектронных устройств и схем используют специальные программные средства, позволяющие разрабатывать микросхемы, радиочастотные устройства (волноводы и антенны) и принципиальные схемы электронных устройств.

Интегрированная САПР P-CAD – это наиболее популярная в мире система автоматизации проектирования и подготовки производства печатных плат.

Система P-CAD предназначена для проектирования многослойных ПП электронных устройств в среде Windows, что включает в себя:

– создание (рисование, ввод) принципиальной электрической схемы;

– перенос схемы на ПП (упаковку), получение для этой схемы чертежа печатной платы с размещенными на ней компонентами;

– ручное размещение компонентов на ПП;

– ручную, интерактивную или автоматическую трассировку проводников;

– контроль ошибок в схеме и ПП;

– выпуск конструкторской и технологической документации.

Система Р-САD состоит из четырех основных модулей: P-CAD Schematic, P-CAD PCB, P-CAD Autorouters, P-CAD Library Manager и ряда вспомогательных программ:

P-CAD Schematic – графический редактор схем. Используется для ввода в проект принципиальной электрической схемы Э3.

P-CAD PCB – графический редактор печатных плат ПП. Используется для размещения элементов на ПП и редактирования печатных плат с размещенными на них элементами.

P-CAD Autorouters – производит автоматическую трассировку (разводку) дорожек в соответствии со стратегией, задаваемой пользователем в графическом редакторе P-CAD PCB. В состав P-CAD входят два автотрассировщика: простейшая программа QuickRoute и заимствованная из системы Protel программа Shape-Based Router. Трассировку печатных плат можно производить и внешними программами трассировки, имеющими конверторы форматов данных, совместимых с P-CAD. Например, программный пакет Altium Designer 6, используемый в лабораторных работах.

P-CAD Library Manager – менеджер библиотек (осуществляет обслуживание библиотек путем создания элементов, используемых в работе):

– в Symbol Editor рисуют условное обозначение каждого элемента;

– в Pattern Editor – посадочное место;

– в Library Executive объединяют эти два изображения и задают необходимые текстовые данные.

Процесс проектирования печатной платы устройства в P-CAD осуществляется в следующем порядке (рис. 1):

1. Сначала создают принципиальную электрическую схему устройства в P-CAD Schematic. Условные обозначения элементов на схеме не формируют каждый раз заново, а берут из интегрированных библиотек .lib. Результатом работы на этом этапе является графический файл .sch .

Рис. 1. Обобщенная структура системы P-CAD

2. Вторым этапом создают файл связей с описанием электрических соединений элементов (файл .net), а также файл интегрированной библиотеки (файл .lib) элементов, используемых в схеме. Сама же принципиальная электрическая схема может быть использована для создания чертежной документации.

3. Далее в P-CAD PCB на основе файла .net получают габаритные чертежи компонентов с линиями электрических соединений между их выводами (чертежи корпусов компонентов автоматически загружаются из интегрированной библиотеки .lib). Эта операция называется упаковкой схемы на ПП. В результате образуется файл .pcb.

4. Следующим этапом создают контур печатной платы и размещают компоненты на печатной плате. Действия производят вручную.

5. Перед тем, как сделать трассировку печатной платы, надо задать технологические параметры (правила разводки дорожек). Данная операция производится с помощью команд графического редактора P-CAD PCB.

6. Последним этапом производят автоматическую трассировку печатной платы, которая осуществляется программой Altium Designer 6.

Система P-CAD использует интегрированные библиотеки, содержащие графическую и текстовую информацию о компонентах. В графическом виде представлены символы и корпуса компонентов, а в текстовом – число секций в корпусе, номера и имена выводов. Если при создании принципиальной схемы в библиотеке отсутствует необходимый элемент, его можно создать, используя менеджер библиотек P-CAD Library Manager (Symbol Editor –редактор символов компонент, Pattern Editor – редактор корпусов, Library Executive).