ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Б.Н. Антошкин, с.Б. Антошкин Система автоматизированного проектирования электронных устройств OrCad

Учебное пособие

по дисциплинам «Технологии автоматизированного проектирования информационных систем», «Проектирование мехатронных систем»

Иркутск 2010

УДК 621.382.049.75

ББК 32.844.1

А 72

Рецензенты:

канд. техн. наук, доцент кафедры радиоэлектроники и телекоммуникацион-ных систем ИрГТУ М.М. Фискина;

главный инженер службы автоматики и телемеханики ВСЖД Е.Г. Солдатенков

Антошкин Б.Н., Антошкин С.Б.

С

А 72

истема автоматизированного проектирования электронных устройств OrCAD : учеб. пособие. – Иркутск : ИрГУПС, 2010. – 60 с.

Данное учебное пособие составлено для изучения программного пакета OrCAD, включенного в курс «Проектирование мехатронных систем» для специальности «Мехатроника» и в курс «Технологии автоматизированного проектирования информационных систем» для специальности «Информационные системы» ИрГУПСа. Это пособие может быть полезно и для других специальностей, изучающих эксплуатацию или конструирование радиоэлектронных устройств и систем.

В небольшом пособии невозможно отразить все особенности и детали работы с пакетом OrCAD, поэтому сделан акцент на освоении основных приемов и правил. За основу принята версия 9.1, работающая в среде Windows.

При разработке данного пособия кроме указанного библиографического списка использовался машинный перевод встроенной справки OrCAD.

УДК 621.382.049.75

ББК 32.844.1

© Б.Н. Антошкин, С.Б. Антошкин, 2010

© Иркутский государственный университет

путей сообщения, 2010

Введение

 Внедрение в инженерную практику методов автоматизации проектирования позволяет перейти от традиционного макетирования разрабатываемой аппаратуры к ее моделированию с помощью персональных компьютеров (ПК). Более того, с помощью ПК возможно осуществить цикл сквозного проектирования, включающий в себя:

• синтез структуры и принципиальной схемы устройства;

• анализ его характеристик в различных режимах с учетом разброса параметров компонентов и наличия дестабилизирующих факторов и параметрическую оптимизацию;

• синтез топологии, включая размещение элементов на плате или кристалле и разводку межсоединений;

• верификацию топологии;

• выпуск конструкторской документации.

Для большинства устройств их структура и принципиальная схема в существенной степени зависят от области применения и исходных данных на проектирование, что создает большие трудности при синтезе принципиальной схемы с помощью ЭВМ. Поэтому обычно первоначальный вариант схемы составляется инженером «вручную» с последующим моделированием и оптимизацией на ЭВМ.

Топология печатной платы (ПП) разрабатывается после завершения схемотехнического моделирования. На этом этапе проектирования осуществляется размещение элементов на ПП и трассировка соединений. Наиболее успешно разрабатываются ПП цифровых устройств, где вмешательство человека в процесс синтеза топологии сравнительно невелико. Разработка аналоговых устройств требует гораздо большего участия человека в процессе проектирования, коррекции и, при необходимости, в частичной переделке результатов автоматизированного проектирования. Основная сложность при разработке аналоговой аппаратуры заключается в автоматизации синтеза топологии и обеспечении взаимодействия программ моделирования схем и синтеза топологии. Кроме того, достаточно сложно формализовать многочисленные дополнительные требования к аналоговым устройствам, например требование электромагнитной совместимости компонентов и др.

Заключительным этапом разработки является верификация топологии. На нем проверяются соблюдение технологических норм, соответствие топологии исходной принципиальной схеме, а также рассчитываются электрические характеристики схемы с учетом паразитных параметров, присущих конкретной конструкции.

Приведем краткий обзор наиболее известных комплексов программ автоматизированного проектирования электронных устройств и систем на ПК типа IBM. Лидеры по распространенности:

• OrCAD (фирма OrCAD Corporation);

• Accel EDA (фирма ACCEL Technologies);

• P-CAD (фирма ACCEL Technologies);

• MicroSim (фирма MicroSim Corporation);

• Protel Advanced EDA (фирма Protel Corporation);

• ViewLogic Office (фирма ViewLogic Technologies).

Сравнительный анализ комплексов программ неизвестен, поэтому порядок перечисления фирм не связан с их значимостью в решении вопроса САПР.

OrCAD имеет удобный пользовательский интерфейс и логически понятные алгоритмы всех действий. Поддержка производителями элементов и производственного оборудования среды OrCAD позволяет ей по праву считаться одним из лучших пакетов.

Системы подобного типа выделяются особо под маркой «сквозного проектирования». Для получения конечных результатов разрабатывается принципиальная схема устройства, при необходимости производится моделирование работы устройства или его блоков, после создается основа печатной платы. Основной процесс размещения элементов на плате и трассировка дорожек производятся в любом режиме, как автоматическом, полуавтоматическом, так и ручном. В рамках системы решаются проблемы совместимости данных с другими пакетами на любом этапе проектирования, что не делает пакет изолированной системой.

Системы автоматизированного проектирования, по сравнению с другим программным обеспечением, имеют важную особенность, они сильно привязаны к производственному стандарту и оборудованию. Сложилось так, что основным стандартом для оборудования стал формат пакета P-CAD, и долгое время именно этот факт держал в лидерах не самый удобный пакет. Легкость и быстрота освоения пакета OrCAD привела к быстрому его распространению. Совместимость поддерживается возможностью экспорта и импорта документов практически в любую другую систему проектирования. Параллельно развивались и другие системы подобного типа. Наиболее близок по возможностям к OrCAD пакет ACCEL EDA 14, но ему не хватает хорошо отлаженного пользовательского интерфейса. Практические результаты работы неплохие и ставят ACCEL вровень с OrCAD.

Особенностью системы OrCAD можно отметить законченность отдельных составляющих, представляющих собой самостоятельные пакеты. Нет охватывающей программы, но обмен документами происходит автоматически − такое решение уменьшает требования к ресурсам и ускоряет обмен между пакетами. Интеграция пакетов для работы происходит при работе, а не при инсталляции, поэтому нет проблем работы в отдельном пакете без запуска других. Полный комплект программ состоит из следующих пакетов:

OrCAD Capture (основная версия) или OrCAD Capture CIS (специализированная версия) − редактор принципиальных схем.

OrCAD Express (основная версия) или OrCAD Express Plus (расширенная версия) − редактор принципиальных схем и система разработки и моделирования программируемой логики ПЛИС.

OrCAD Pspice (основная версия), OrCAD Pspice A/D (версия для смешанного моделирования аналоговых и цифровых устройств) или OrCAD Pspice A/D Basics (то же самое, но с базовым комплектом библиотек) – программа моделирования.

OrCAD Layout (основной пакет) или OrCAD Layout Plus (расширенный комплект) − редактор печатных плат.

В комплект поставки редактора печатных плат входят дополнительные программы для промежуточной трассировки SmartRoute, пакет Visual CADD по доводке механических характеристик платы и связи с AutoCAD и пакет по доводке слоев до требований производства GerbTool.

Техническая поддержка системы в Internet сводится к сайту http://www.orcad.com/ и выполняется для лицензионного пакета. Специализированная версия CIS обеспечивает доступ к базам компонентов через Internet.