Система автоматизированного проектирования Altium Designer / 2021 / Методические указания к Лабораторным работам ALTIUM DESIGNER издание 2

Пояснения. Знак вопроса в позиционном обозначении элемента означает неопределенное число и в дальнейшем он будет автоматически заменен на порядковый номер элемента.

Волнистая розовая линия возле элемента сигнализирует о наличии ошибки. В данном случае система обнаружила несколько элементов с одинаковым позиционным обозначением (С?). После автоматической перенумерации элементов эта ошибка исчезнет.

Установите порты питания и порты обрываемых на схеме связей, щелкнув по пиктограмме Порты питания. Нажав клавишу Tab настройте стиль портов питания (GOST Arrow для цепи питания, GOST Bar для земли) и задайте имена подключаемым цепям. Настроив параметры продолжите работу нажав на кнопку продолжить работу появившуюся на рабочем поле схемы. (Рис.1.17)

Имя цепи питания

Обозначение «земли» по ГОСТ

Рис.1.17.

Создайте электрические соединения. С помощью команды Place\Wire или пиктограммы перейдите в режим рисования связей. Нажатие клавиши Esc в момент прокладки связи прекращает ее прокладку, вторичное нажатие клавиши приводит к выходу из режима рисования связей. Активные окончания неподключенных выводов обозначаются красным косым крестом. Когда вывод подключен, крест исчезает. При создании электрической схемы необходимо следить, чтобы все кресты исчезали.

21

Неподключенные выводы – частая ошибка начинающих пользователей Altium Designer (Рис1.18).

Цепь

Рис. 1.18.

Для упрощения чтения электрических схем ЕСКД разрешает изображать цепи не полностью, а собирать их в жгуты или шины или вовсе обрывать связи на полпути к цели. Реализовать это в Altium Designer можно с помощью инструментов шина, порт, жгут (Bus, Port, Harness) (Рис.1.19). Однако надо понимать, что все цепи в шине Altium Designer должны иметь одинаковое наименование и отличаться только порядковым номером в конце имени цепи. Адаптация инструментов шина и порт к требованиям оформления схем в соответствии с российскими стандартами возможна, но требует серьезной перенастройки параметров этих инструментов.

22

Рис. 1.19.

11.Командой Place\Net Label присвойте имена цепям. Следите, чтобы метки точно попадали на цепи, красный крестик отсутствия подключения на имени цепи при этом пропадает. Помните что шаг сетки должен быть 2.50 мм.

12.Присвойте всем элементам их позиционные обозначения. Это можно сделать вручную, открывая параметры элемента и изменяя его десигнатор. Но программа позволяет делать это автоматически. Выполните команду Tools\Annotation\Annotate Schematics Quietly. Элементы пронумеруются в определенном порядке автоматически по предустановленным правилам. ЕСКД требует, чтобы на схеме номера позиционных обозначений увеличивались по порядку, без пропусков причем либо сверху вниз и слева направо, либо сначала слева направо, а затем сверху вниз.(Рис. 1.20). Если вы хотите настроить процесс нумерации по вашему желанию,

запустите команду Tools\Annotation\Annotate Schematics. . .

Рис.1.20.

Теперь схема создана и пронумерована. Сохраните результаты работы на диске или внешнем носителе информации, покажите преподавателю и ответьте на контрольные вопросы.

23

Контрольные вопросы.

1.Что такое проект в Altium Designer. Какое расширение файла у файла проекта?

2.Где могут храниться файлы, входящие в один проект?. Могут ли находиться в одной директории файлы, принадлежащие разным проектам?

3.Какие функции выполняет схемотехнический редактор, как он запускается?

4.Зачем нужны библиотеки элементов в Altium Designer, какую информацию они содержат?

5.Как подключить библиотеки элементов, и как просмотреть содержание библиотек?

6.Какие инструменты для создания электрических схем существуют в схемотехническом редакторе?

7.Что такое шаблоны, какие шаблоны были использованы в этой лабораторной работе?

8.Что такое десигнатор элемента, как он назначается и изменяется?

9.Что такое параметры элемента, как задаются и как заменяются?

10.Что такое линия связи, порт, шина? Какие ограничения существуют при создании шин?

24

Лабораторная работа № 2 Создание библиотек элементов

Цель работы: изучение структуры библиотек элементов и процесса создания собственных элементов в библиотеках САПР Altium Designer.

Продолжительность работы: 4 часа.

Задание: создать в соответствии с вариантом задания библиотеку с топологическими и схемотехническими элементами.

Ожидаемый результат: файл библиотеки элементов удовлетворяющих требованиям стандартов ЕСКД и IPC.

Защита работы: предъявить на экране компьютера библиотеку элементов, ответить на контрольные вопросы.

Теоретические сведения

САПР Altium Designer поддерживает различные виды библиотек элементов: отдельные схемотехнические, отдельные топологические, интегрированные и библиотеки на основе баз данных. Каждый вид библиотек имеет свои преимущества и недостатки, но построены все они по одному принципу и отличаются по сути лишь способом предоставления информации. В лабораторной работе № 1 использовались интегрированные библиотеки, которые заранее были скомпилированы из схемотехнической и топологической библиотек. Их основное преимущество заключается в том, что пользователь не имеет возможности изменить содержимое библиотеки. Такие библиотеки часто применяются на предприятиях с большим числом пользователей и имеющих специальный отдел, занимающийся созданием общих библиотек. Библиотеки на основе баз данных также строятся из схемотехнической и топологической библиотек, но вся информация об элементах (УГО, посадочное место, набор параметров) хранится в единой таблице Microsoft Excel или Microsoft Access. Такой подход позволяет создавать огромные библиотеки, например, библиотеки резисторов со всеми предустановленными параметрами элементов: номиналом сопротивления, точностью, типоразмером и артикулом

25

производителя. Это резко сокращает вероятность возникновения ошибок в обозначении элементов при создании схем и ускоряет работу разработчиков печатных плат.

В лабораторной работе № 2 вы создадите отдельно топологическую и схемотехническую библиотеки, которые являются основами всех других типов библиотек. Вы сделаете их локальными и подключите только к своему текущему проекту. В схемотехнической библиотеке содержится следующая информация об элементах:

наименование элемента;

его изображение на электрической схеме. Таких изображений может быть несколько разных;

префикс позиционного обозначения, так называемый десигнатор;

набор параметров элемента, (например, для резистора это будут номинал сопротивления, его точность, типоразмер, фирма производитель и т.д.). Количество

итип параметров могут быть произвольными;

перечень подключенных к элементу моделей, количество которых не ограничивается. Самым важным из них является футпринт (footprint) - модель посадочного места, определяющая установку элемента на печатную плату. Существуют также 3D-модели корпуса элемента и модели, описывающие функционирование элемента (IBIS-, SPICE-модели).

Изображение элемента на схеме называется УГО или Symbol. Для одного элемента УГО может состоять как из одной части, так и из нескольких, называемых гейтами (Gates или Parts). Так, УГО резистора содержит всего одну часть, а УГО микросхемы с 586 выводами может содержать и более 20 гейтов. Это делается для удобства изображения на листе электрической схемы больших и сложных устройств.

Каждое УГО или гейт имеют выводы. Выводы выполняют разные функции, на одни электрические сигналы подаются, с других снимаются, какие-то служат для подачи питания, а некоторые никак не используются. Выводы, выполняющие разные функции, могут отображаться на схеме по-разному. Иногда выводы питания не отображают, но в описании элемента указывают, что такие существуют, они

26

называются «скрытыми». В настоящей лабораторной работе создавая элементы отображайте в УГО абсолютно все выводы, даже неиспользуемые, это наиболее правильный принцип создания условных обозначений элементов.

Изображение всех УГО в библиотеке необходимо делать однотипно: рисовать одной толщиной линии, устанавливать выводы с одним шагом, использовать одинаковый тип и размер шрифта. В противном случае на вашей электрической схеме получится набор разного рода картинок, явно не соответствующих требованиям оформления документации по ЕСКД. Активные окончания выводов элементов должны находиться строго в узлах координатной сетки. В России принято устанавливать шаг сетки 2,50 мм и шаг между выводами 5,0 мм. Большинство импортных библиотек сделано в шаге 2,54 мм (100 mils).

При создании УГО можно создавать его альтернативные изображения (одно, например, соответствующее стандарту ЕСКД, другое - стандарту IEEE) и легко переключать их при создании схемы.

Каждому элементу библиотеки можно присваивать параметры. Как правило, они используются для автоматического получения различных документов, например, конструкторских спецификаций и перечней элементов или производственных документов, таких как закупочная ведомость. Прочитав параметры элементов можно автоматически подсчитать вес конструкции, если параметр «масса» был задан у каждого элемента, т.е. нужно заранее продумать список и формат параметров элементов, заносимых в библиотеку.

Существуют разные подходы к присвоению параметров элементов. Для диодов, транзисторов, микросхем задать параметры сразу в элементе легко, поскольку их мало разновидностей (Например, транзистор с рабочим напряжением 40, 60 и 100 В) и легко создать несколько копий элемента с разными параметрами. Но организовать библиотеку, например, для резисторов достаточно сложно из-за огромного набора значений параметров, копий элементов в этом случае придется создавать несколько тысяч.

Есть разные варианты создания библиотек резисторов. Один вариант: пользователь, создавая схему, берёт элемент из библиотеки без указания номинала и точности и вручную вводит эти значения для каждого резистора схемы. Другой

27

вариант: в библиотеке уже лежат все возможные комбинации номиналов резисторов,

ипользователь берёт оттуда уже готовый элемент.

Впервом варианте есть вероятность допущения ошибок при вводе значений номиналов (такой номинал может не существовать вовсе), к тому же требуется больше времени на разработку схемы из-за ввода этих параметров.

Второй вариант исключает ошибки, связанные с обозначениями элементов, но библиотеки становятся громоздкими, а их создание крайне трудоёмким. Например, для отечественных резисторов Р1-8 типоразмера 0603 существует 2,5 тыс. различных комбинаций точности и сопротивления.

При создании библиотек элементов следует особое внимание уделять присвоению имён этим элементам. Если в библиотеке имеется абстрактный резистор, не привязанный к конструкции и номиналу, то можно его назвать RESISTOR. Если к нему уже прикреплена модель посадочного места 0805, то правильнее его назвать RES_0805. Если в элементе уже задан конкретный номинал, точность и фирма-изготовитель, то название должно иметь вид, соответствующий артикулу производителя, например, C0805FR-07100RL.

Лабораторное задание

Для элементов, присутствующих в электрической схеме (техническом задании), но отсутствующих в интегрированной библиотеке элементов, необходимо создать собственные библиотеки: схемотехническую и топологическую с трехмерными моделями корпусов элементов (описание элементов приведено в Приложениях 3 – 10).

1. Запустите программу Altium Designer, загрузите проект, созданный в лабораторной работе № 1. Левой кнопкой мыши щёлкните на заголовок проекта, в открывшемся окне Project и из верхнего меню запустите команду File\New\Library\Schematic Library (рис.2.1). Откроется окно со стандартным именем библиотеки и одним пустым библиотечным элементом внутри. Сохраните библиотеку под новым именем (например, дополнительные_элементы.SchLib) в директории, где уже хранятся другие файлы вашего проекта.

28

Рекомендация. Не используйте в именах файлов пробелы и спецзнаки, это может привести к сбоям в работе программы.

Имена должны чётко описывать содержание библиотек и быть понятными, так с ними будет легче работать, когда библиотек станет много.

Рис 2.1.

Двойной щелчок по элементу из списка открывает окно редактирования его параметров. В вашей библиотеке пока присутствует только один элемент Component_1, сделайте двойной щелчок по нему и в поле Design Item ID переименуйте его.

Пояснения. Библиотека Altium Designer устроена таким образом, что не может быть пустой, поэтому в ней изначально присутствует ничего внутри не содержащий элемент Component_1. Когда у вас появится второй элемент в библиотеке, этот можно будет удалить. Либо сразу вы можете создавать новый элемент на базе этого элемента, переименовав его.

2. В поле Designator введите букву (или буквы) префикса позиционного обозначения элемента в соответствии с ГОСТ 2.710-81 (резисторы - R, конденсаторы

– С, микросхемы – D) после буквы поставьте знак вопроса. Впоследствии этот знак вопроса системой будет автоматически заменяться на порядковый номер элемента. В

29