Лабораторная работа № 1 Тема: Создание проекта. Изображение принципиальной схемы.

Цель работы: Научиться создавать проект в OrCAD Capture, изображать принципиальную схему инструментами OrCAD Capture.

Оборудование рабочего места: ПК, ПО

Краткие теоретические сведения

Система автоматизированного проектирования OrCAD является одной из наиболее популярной на сегодняшний день САПР электронных устройств высокого уровня, которая предназначена для выполнения логического и топологического проектирования цифровых, аналоговых и гибридных устройств высокой сложности.

Общие сведения о системе Orcad

Система OrCAD содержит следующие модули:

OrCAD Capture - графический редактор схем; OrCAD Capture CIS (Component Information System) - графический редактор схем, дополненный средством ведения баз данных компонентов; при этом зарегистрированные пользователи получают через Интернет (с помощью службы 1СА, Internet Component Assistant) доступ к каталогу компонентов, содержащему более 200 тыс. наименований; PSpice Schematics - графический редактор схем, заимствованный из пакета DesignLab; OrCAD-PSpice A/D - программа моделирования аналоговых и смешанных аналого-цифровых устройств, данные в которую передаются как из PSpice Schematics, так и из OrCAD Capture; OrCAD PSpice Optimizer - программа параметрической оптимизации; OrCAD Layout - графический редактор печатных плат; OrCAD Layout Plus - программа OrCAD Layout, дополненная бессеточным автотрассировщиком SmartRoute, использующим методы оптимизации нейронных сетей (используется также в системах Protel 99 SE и P-CAD 2000); OrCAD Layout Engineer's Edition - программа просмотра печатных плат, созданных с помощью Layout или Layout Plus, средство общей расстановки компонентов на плате и прокладки наиболее критических цепей, выполняемых инженером-схемотехником перед выдачей задания на проектирование печатной платы конструктору; OrCAD GerbTool - программа создания и доработки управляющих файлов для фотоплоттеров (разработка фирмы WISE Software Solutions специально для OrCAD, аналог программы САМ350);

Процесс проектирования устройства при помощи САПР Orcad можно представить в виде следующей структуры:

На следующем рисунке изображен экран программы OrCAD Capture. В его верхней части расположено меню команд и ниже - панель инструментов. В правой части рисунка изображен редактор схем, для которого активирована дополнительная панель инструментов.

Рис.1. Экран программы OrCAD Capture

Панель инструментов

Состав пиктограмм панели инструментов зависит от выбранного режима работы и типа текущего проекта, их состав изображен на рис. 2 и приведен в табл 1.

Рис.2. Состав пиктограмм панели инструментов

Таблица 1

N	Команда	Описание
1	New	Создание нового документа
2	Open	Открытие существующего документа
3	Save	Сохранение внесенных изменений в текущем проекте
4	Print	Вывод твердой копии одной или более'страниц текущей схемы или изображения символа компонента
5	Cut	Удаление выбранного объекта с копированием в буфер обмена
6	Сору	Копирование выбранного объекта в буфер обмена
7	Paste	Размещение объекта из буфера обмена
8	Undo	Отмена результата выполнения одной последней команды
9	Redo	Отмена результата выполнения одной последней команды
10	Zoom In	Увеличение масштаба изображения
11	Zoom Out	Уменьшение масштаба изображения
12	Zoom Area	Вывод на весь экран окаймленной части изображения
13	Zoom All	Вывод на экран полного изображения страницы схемы
14	Annotate	Назначение позиционных обозначений компонентам выбранной страницы схемы
15	Back Annotate	Выполнение перестановок логически эквивалентных секций компонентов и выводов в процессе обратной корректировки
16	Check Design Rules	Проверка соблюдения правил проектирования DRC и правил составления электрических принципиальных схем ERC
17	Create Netlist	Составление файла списка соединений выбранной страницы схемы в форматах EDIF 200, SPICE, VHDL, Verilog, Layout и др.
18	Cross Reference	Составление файла перекрестных ссылок
19	Bill of Materials	Составление отчета о проекте или выбранной странице
20	Snap to Grid	Привязка курсора к узлам сетки на окне редактирования схем и символов компонентов (аналог команды Options->Preferences->Grid Display)
21	Project manager	Загрузка менеджера проектов
22	Help Topics	Вывод содержания, предметного указателя и средств поиска терминов встроенной инструкции

Менеджер проектов

Менеджер проектов расположен в левой части экрана программы Capture. В режиме File развертывается плоская файловая структура проекта, в режиме Hierarchy - его иерархическая структура.

Файловая структура проекта содержит ряд разделов:

Design Resource - описание проекта (файл проекта *.dsn, отдельные страницы схемы, перечень компонентов Design Cache, VHDL-файлы, перечень используемых библиотек компонентов *.olb); Outputs - результаты проектирования; PSpice Resource - информация для моделирования с помощью PSpice (Include Files, Model Library, Simulation Profiles, Stimulus Files) и др.

Двойной щелчок левой кнопки мыши по имени конкретного файла или по его значку загружает его в соответствующий редактор (при выборе файла схем загружается редактор схем, при выборе текстового файла - встроенный текстовый редактор). Щелчок правой кнопки мыши по значку отдельного файла или каталога разворачивает меню, состав которого зависит от типа выбранного объекта

Состав контекстного меню:

Add File - добавление файла; Part manager - загрузка менеджера компонентов; Edit - редактирование файла; Properties - просмотр и редактирование свойства объекта; New Schematic - создание новой схемы; Design Properties - редактирование параметров проекта; Save - сохранение внесенных изменений; Save As... - сохранение внесенных изменений в проекте с новым именем; Simulate Selected Profile(s) - выполнение моделирования с помощью PSpice в соответствии с выбранным профайлом (файлом задания на моделирование); View Simulation Results - просмотр графических результатов моделирования; View Output File - просмотр текстового файла результатов моделирования; Edit Simulation Settings - редактирование задания на моделирование; Make Active - активизация выбранного профайла; New Page - добавление новой страницы схемы; Edit Page - редактирование страницы схемы; Schematic Page Properties - редактирование параметров настройки схемного редактора; Edit Selected object properties - редактирование атрибутов выбранного на схеме объекта; Make Root - перенос выбранной схемы на верхний уровень иерархии; Rename - переименование файла.

Панель инструментов для рисования схемы

Состав пиктограмм для рисования схемы в режиме редактирования приведен на рис. 3, а описание команд, соответствующих пиктограммам приведено в табл. 2.

Рис. 3. Состав пиктограмм панели инструментов для редактирования схемы устройства

Таблица 2

N	Команда	Описание
1	Select	Режим выбора объектов
2	Part	Выбор в библиотеке компонента для размещения его символа на схеме
3	Wire	Рисование электрических цепей. При нажатии кнопки Shift возможен ввод не ортогональных цепей
4	Net Alias	Размещение псевдонимов (дополнительных имен) цепей и шин
5	Bus	Изображение шины (линии групповой связи)
6	Junction	Нанесение точки электрического соединения двух цепей
7	Bus Entry	Нанесение отводов ж шины, расположенных под углом 45o
8	Power	Размещение символов выводов источников питания и "земли"
9	Ground	Размещение символов выводов источников питания и "земли"
10	Hierarchical Block	Размещение иерархических блоков
11	Hierarchical Port	Размещение портов иерархических блоков
12	Hierarchical Pin	Размещение выводов иерархических блоков
13	Off-Page Connector	Размещение символов соединителей страниц
14	No Connect	Подключение к выводу компонента символа отсутствия соединений
15	Line	Рисование линии
16	Polyline	Рисование полилинии
17	Rectangle	Рисование прямоугольника
18	Ellipse	Рисование эллипса/окружности
19	Arc	Рисование дуги
20	Text	Размещение одной или нескольких строк текста с указанием его размера, цвета, ориентации и шрифта

Панель инструментов для моделирования схемы

Состав пиктограмм для моделирования схемы проектируемого устройства приведен на рис. 4, а описание команд, соответствующих пиктограммам приведено в табл. 3.

Рис. 4. Состав пиктограмм панели инструментов для моделирования схемы устройства

Таблица 3

N	Команда	Описание
1	New Simulation Profile	Создание нового файла задания на моделирование
2	Edit Simulation Setting	Редактирование задания на моделирование
3	Run PSpice	Запуск программы PSpice на моделирование
4	View Simulation Result	Просмотр графических результатов моделирования
5	Voltage/Level Marker	Простановка маркера напряжения/логического I уровня
6	Voltage Differential Markers	Простановка двух маркеров разности напряжений
7	Current Marker	Простановка маркера тока
8	Power Dissipation Marker	Простановка маркера рассеиваемой мощности
9	Enable Bias Voltage Display	Отображение на схеме узловых напряжений в рабочей точке
10	Toggle Voltage On Selected	Net Показать/удалить значение потенциала по постоянному току выбранной цепи
11	Enable Bias Current Display	Отображение на схеме токов ветвей в рабочей точке
12	Toggle Current On Selected Part/Piт	Показать/удалить значение постоянного тока выбранного вывода компонента
13	Enable Bias Power Display	Отображение на схеме рассеиваемой мощности ветви в рабочей точке
14	Toggle Power On Selected Part	Показать/удалить значение рассеиваемой мощности по постоянному току выбранного компонента

Создание проекта

Проекты, созданные с помощью программы OrCAD Capture, заносятся в файлы с расширением .opj (по терминологии, принятой в программе, проект называется Project), которые содержат ссылки на имена всех используемых файлов: файлов отдельных схем (*.dsn, по принятой терминологии файлы схем называются Design, в переводе также "проект"), библиотек, текстовых VHDL-файлов, файлов отчетов о проекте и др. В файле проекта могут содержаться ссылки на одну или несколько папок, ассоциируемых с файлами принципиальных схем. Папка принципиальной схемы содержит одну или несколько страниц схемы. Файл схемы содержит также Design cahe - кэш проекта, который содержит копии символов компонентов, используемых в схеме. Проект может содержать ссылки на несколько библиотек. Однако он может иметь только одну схему (файл с расширением имени .dsn), состоящую из одной иди нескольких страниц. Можно создать новый проект и затем создать новые схемы, библиотеки и VHDL-файлы.

Порядок проведения работы

Выполнить индивидуальное задание, выданное преподавателем.

Для этого необходимо:

1. Запустить программу OrCAD Capture: Пуск > Программы > OrCAD > OrCAD Capture

2. Далее выбрать: File > New > Project.

3. В открывшемся окне вписать Имя проекта; выбрать тип проекта: Analog or Mixed-Signal Circuit; сразу указать путь, где будет храниться проект, для этого предварительно создать свою папку в директории Student.

Внимание!!! Все названия файлов, которые создаются и папок, в которые сохраняется проект, должны быть записаны только латинскими буквами. Путь проекта определяется в самом начале, при его создании и не может быть изменен в дальнейшем.

4. На экране появится лист для создания принципиальной схемы.

5. В ходе создания схемы следует пользоваться следующими пиктограммами:

- Part - Выбор в библиотеке компонента для размещения его символа на схеме

- Wire - Рисование электрических цепей. При нажатии кнопки Shift возможен ввод не ортогональных цепей

Junction - Нанесение точки электрического соединения двух цепей.

6. Чтобы изменить номинал элемента, следует дважды щелкнуть левой кнопкой мыши на Value – значении объекта (надпись, расположенная рядом с размещенным элементом).

7. После создания схемы, нужно перейти в Менеджер проектов, для этого нажать на пиктограмму - Project manager - Загрузка менеджера проектов, чтобы проверить схему на ошибки.

8. Для этого в Менеджере проектов следует нажать на пиктограмму - Design Rules Check - Проверка соблюдения правил проектирования DRC и правил составления электрических принципиальных схем ERC.

9. Если на схеме обнаружены ошибки, о них будут свидетельствовать Зеленые круги на схеме в местах возникновения ошибок. Чтобы выяснить характер ошибки, следует дважды кликнуть левой кнопкой мыши на Зеленый круг ошибки.

10. После безошибочного выполнения схемы, следует позвать преподавателя и сдать работу. Также нужно сохранить выполненный проект на дискету, он понадобится в дальнейшем.

Содержание отчета

1. В отчете указать тему, цель работы

2. Описать основные этапы выполнения работы

3. Записать выводы по проделанной работе

Контрольные вопросы

1. Проанализируйте Менеджер проектов и расскажите что он содержит.

2. Как проверить проект на ошибки?

3. Как удалить Junction с листа схемы?

4. Что означает пиктограмма ?

5. Что означает пиктограмма ?

6. Как отменить размещение элементов на схеме?

7. В каких случаях размещение проводников прекращается самостоятельно, а в каких нет?

Варианты заданий

Вариант 1

Вариант 2

Вариант 3

Вариант 4

Вариант 5

Вариант 6

Вариант 7

Вариант 8

Вариант 9

Вариант 10

Вариант 11

Вариант 12

Вариант 13

Вариант 14