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

7.Загрузите 3D-модель корпуса изделия и совместите его с печатной платой. Загрузка корпуса осуществляется командой Place\3D Body. В параметрах в окне 3D Model Type выберите пункт Generic и в окне Patch укажите имя и местоположение файла с моделью. Совмещение модели с платой осуществляется командами Tools\3D Body Placement в режиме 3D. Горячие клавиши 2 и 3 переводят систему в плоский или трёхмерный режим работы.

8.Если все крепёжные и выходящие наружу элементы расположены правильно, то измените в параметрах корпуса блока его прозрачность, чтобы изображение корпуса не мешало дальнейшей работе. Если обнаружились несовпадения, то снимите запреты на перемещение, установите элементы в соответствии с конструкцией корпуса и снова зафиксируйте их от перемещения.

9.Измените цвет отображения некоторых цепей (как уже упоминалось, это очень полезная возможность программы, она значительно облегчает размещение элементов и трассировку цепей). Для изменения цвета цепи откройте панель PCB,

вверхнем окне панели выберите объекты Nets. В открывшемся списке цепей выберите цепь GND, правой кнопкой мыши откройте контекстное меню и выберите

внем пункт Change Net Color. Выберите нужный вам цвет, нажмите кнопку «OK»,

врезультате прямоугольник слева от имени цепи окрасится в выбранный цвет. Теперь линии связи будут перекрашены, а проводники, принадлежащие этой цепи

втопологии платы, могут окрашиваться либо в выбранный цвет, либо в цвета, назначенные слоям платы. Переключение режимов отображения осуществляется клавишей F5. В сложных платах при размещении элементов отображение связей цепей питания обычно вообще отключают, поскольку они «засоряют» общую картину.

10.Разместите остальные элементы на печатной плате с учётом требований технического задания и требований, изложенных в теоретической части этой лабораторной работы. В топологическом редакторе в меню Tools имеется отдельное вложенное меню Component Placement которое позволяет облегчить и ускорить работу по размещению элементов в сложных проектах. Изучите эти команды самостоятельно. Наиболее эффективными они становятся если в системе имется два

71

монитора, тогда на одном из них можно видеть элементы на электрической схеме, на другом те же элементы на топологии.

11.Для выравнивания взаимного расположения элементов на плате воспользуйтесь командой Align, которая вызывается правой кнопкой мыши при выделенных нескольких элементах и притягивает их к узлам сетки. Шаг сетки необходимо установить заранее. Для выделения нескольких элементов выберите их с помощью щелчка по кнопке мыши, захватывая в синий или зелёный прямоугольник, либо щёлкая мышью на нужные элементы с нажатой клавишей Shift, либо пользуясь инструментом Lasso (одна из иконок в верхней части рабочего окна).

12.Для облегчения перемещения уже размещенных групп элементов используется команда Union. С её помощью группа выделенных элементов объединяется и переносится (или поворачивается) совместно. Выделите микросхему

ирасположенный рядом с ней конденсатор, фильтрующий питание. Правой кнопкой мыши вызовите команду Unions\Create union from selected objects. Переместите группу в другое место и снимите объединение элементов.

13.Командой Design\Rooms\Place rectangular room создайте «комнату» и,

зайдя в свойства комнаты, присвойте ей имя (например, Room_1), в ней в дальнейшем будут заданы другие правила проектирования.

14.Разместив все элементы, перейдите снова в режим 3D и убедитесь, что ни один из них, за исключением разъемов, не выходит за пределы внутреннего пространства корпуса блока.

15.Сохраните проект на диске, покажите преподавателю и ответьте на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1.Что такое монтажное отверстие, как оно создаётся, какие факторы необходимо учитывать при его создании?

2.Что такое команда Union, как она создается, с какой целью применяется?

3.Что такое «комната» (Room), как она создаётся и с какой целью используется? Можно ли удалять «комнаты» без ущерба целостности проекта?

4.Какие факторы учитывают при размещении элементов на печатной плате?

72

5.Какие параметры настраиваются у монтажного отверстия?

6.Какими командами элементы перемещаются со слоя на слой, на какие слои можно перемещать элементы? Что при этом изменяется в элементах?

7.Какой командой поворачиваются элементы? На какой угол можно поворачивать элементы? Можно ли их отобразить зеркально?

8.Что такое Keepout, как он создаётся и какие функции выполняет?

9.На какие действия может накладывать ограничения Keepout?

10.Зачем нужна 3D-модель корпуса, и как она загружается? Можно ли загрузить в систему сразу несколько моделей?

73

Лабораторная работа № 6 Интерактивная трассировка

Цель работы: приобретение навыков работы в топологическом редакторе по трассировке проводников на печатной плате.

Продолжительность работы: 4 часа.

Задание: оптимальным способом спроектировать топологию проводников на печатной плате с учётом конструкторских, технологических и электротехнических ограничений.

Ожидаемый результат: топология печатной платы, имеющая 100% разведённых электрических связей.

Защита работы: предъявить на экране компьютера топологию платы, ответить на контрольные вопросы.

Теоретические сведения

При проектировании топологии проводников необходимо учитывать множество факторов, влияющих на качество реализации электрических соединений. К ним относятся как конструктивные, так и технологические ограничения изготовления печатных плат, параметры электрических сигналов в цепях и требования к ним. САПР Altium Designer имеет множество функций, позволяющих проектировщику облегчить разработку топологии печатной платы. К ним относятся возможности:

создавать классы цепей и задавать разным классам разные параметры трассировки, а также автоматически переключать их при выборе цепи;

создавать «комнаты», задавать разные параметры трассировки для разных «комнат» и автоматически переключать их при пересечении границы «комнаты»;

создавать наборы различных типов переходных отверстий для проводников и легко переключать их при трассировке;

трассировать дифференциальные пары и группы проводников одновременно;

выравнивать длины для группы проводников;

совмещать ручную трассировку с автоматической доразводкой проводника до конечной точки;

74

автоматически изменять уже проложенные трассы проводников при прокладке нового проводника;

назначать определенные слои для трассировки тех или иных цепей.

Лабораторное задание

1. Запустите программу Altium Designer, загрузите свой проект, откройте

втопологическом редакторе плату с размещёнными элементами.

2.Назначьте активным верхний слой печатной платы (Top)/

3.Запустите режим интерактивной трассировки командой Route\Interactive Routing из главного меню, либо щёлкните по соответствующей иконке в рабочем окне редактора. Выберите контактную площадку цепи, которую собираетесь трассировать (рис.6.1).

Рис.6.1.

Трассируемая цепь будет выделена, остальные контактные площадки и уже проложенные трассы будут окружены защитным барьером, ширина которого определяется заданными технологическими ограничениями. За курсором будет тянуться «путь» предполагаемой трассы в виде штрихованного проводника. Нажатие

75

левой кнопки мыши служит сигналом подтверждения, что проложенную часть проводника можно зафиксировать, при этом её штриховка заменяется на сплошную заливку. От курсора тянется тонкая линия связи, указывающая на ближайший, ещё не подсоединенный контакт трассируемой цепи. При попытке пересечь зону запрета трассировки или уже проложенные трассы система будет вести себя по-разному, в зависимости от установленных настроек.

Нажатие клавиши Tab приостанавливает режим трассировки и открывает окно параметров. Здесь можно изменять ширину прокладываемого проводника, правила выбора направления (поворот под прямым углом, скругление, 450), правила обхода препятствий. Изучите, как ведёт себя интерактивный трассировщик в разных режимах задаваемых параметром Routing Mode. Научитесь изменять ширину проводника в процессе интерактивной трассировки. Обратите внимание, что над некоторыми «окнами» для ввода значений параметров написаны названия горячих клавиш, позволяющих делать это быстрее и проще.

Переход с одного слоя на другой осуществляется нажатием на горячие клавиши

+, - или *, в зависимости от того, с какого слоя на какой необходимо переходить.

Клавиша 2 ставит переходное отверстие, но не переключает трассировочный слой. Список всех горячих клавиш, действующих в режиме интерактивной трассировки, можно увидеть, нажав в процессе трассировки комбинацию клавиш Sift+F1.

4.Задайте разные требования к трассировке в «комнате», которую вы создали

влабораторной работе № 5. Установите новое правило трассировки для проводников в «комнатах». Правой кнопкой мыши создайте новое правило, открыв окно правил командой Design\Rules\Routing\Width, назовите его Widh_for_Room. Задайте ширину проводника Preferred Width 0,1 мм, в разделе Where The Object Matches выберите Custom Query и в окне сделайте запись WithinRoom('Room1') or TouchesRoom('Room1'). Встроенный помощник будет подсказывать вам, как делать запись. Сохраните это правило трассировки. Внизу окна, где перечислены все правила, находится кнопка Priorities, с её помощью установите для этого правила более высокий приоритет. Аналогичным образом создайте новое правило для переходных отверстий Routing Via Style, в котором укажите отверстие диаметром

76

0,3 мм и площадкой 0,6 мм. Новое правило назовите Via_For_Room. В разделе

Where The Object Matches выберите Custom Query и в окне сделайте запись

TouchesRoom('Room1'). Установите более высокий приоритет также для этого правила.

5.В режиме интерактивной трассировки проведите цепь, проходящую через «комнату», и убедитесь, что геометрические параметры цепи внутри и снаружи «комнаты» отличаются.

6.Создайте топологию всех соединений. Начините трассировку соединений

ссамых важных цепей, имеющих высокие требования к длине или уровню электрических помех. Вначале также рекомендуется трассировать именно цепи питания в печатных платах, не имеющих специальных выделенных слоёв для них. Самый лучший способ трассировки цепей питания с точки зрения уменьшения помех – это «звезда» (способ, когда цепи расходятся от источника питания к каждому элементу отдельной цепью). Однако «звезда» требует много места на плате и поэтому редко используется. Проводники питания должны быть по возможности максимально широкими и подключаться сначала к конденсаторам фильтров питания и через них к микросхемам.

7.Если в вашем проекте имеются дифференциальные пары, то запустите режим их интерактивной трассировки. Для того, чтобы этот режим заработал Altium Designer должен понимать, что у вас имеются дифференциальные пары. В проекте должен присутствовать класс цепей «дифференциальные пары» в который должны входить цепи, имеющие одинаковое имя и отличающееся только последней буквой (N или P, Negativ, Positiv) Создайте командой Design\Classes необходимые классы, если они не были созданы автоматически при загрузке схемы в топологию. Задайте для созданных классов правила трассировки или используйте настроенные по умолчанию правила. Трассируйте цепи, щёлкнув по одной из цепей пары, вы выделите сразу обе цепи, и трассировка будет вестись одновременно двумя проводниками с соблюдением заданного зазора между ними. Так же, как и при трассировке обычных проводников, здесь можно оперативно менять ширину проводников и зазор между ними.

77

8.Если требуется трассировать группу однотипных цепей, идущих приблизительно в одном направлении (например, шину данных), то используется режим Route\Interactive Multi-Routing. Перед его запуском необходимо выделить те контакты или фрагменты цепей, от которых должна начинаться трассировка. Изучите этот режим трассировки самостоятельно.

9.Если в вашем проекте имеются цепи с требованием выравнивания длины группы проводников, то первоначально их рекомендуется развести без соблюдения этого правила. При этом старайтесь оставлять свободное место на плате под удлинение коротких проводников, а самые длинные проводники старайтесь вести кратчайшими путями. Цепи, которые требуется выровнять между собой по длине, должны быть выделены в отдельный класс, в правилах проектирования в разделе Design Rules\High Speed\Length необходимо создать новое правило, в котором задать два параметра длины цепи: максимально допустимую и минимально допустимую.

Допустимая длина определяется схемотехникой изделия, в вашей лабораторной работе просто укажите в качестве максимальной длину самой протяженной цепи из выравниваемых. В соответствии с требованиями задания минимальную длину укажите на несколько миллиметров меньше. Откройте, если необходимо, панель PCB, выберите вкладку Nets в верхнем окне и нужный класс цепей в следующем открывшемся окне.

На экране появится список цепей с указанием длины разведённой и неразведённой частей. Жёлтым цветом будут закрашены окна у цепей, подлежащих выравниванию. Проанализировав список, можно определить значение длины цепи,

ккоторому надо стремиться. Выберите цепь и запустите режим трассировки

Route\Interactive Length Tunning (рис.6.2).

78

Рис.6.2.

В процессе работы на панели PCB будет оперативно отображаться актуальная длина цепи, на рабочем поле будет подсказка с этими данными и цветом (красным, жёлтым, зелёным) будет показан её статус. Клавишей Tab можно приостановить трассировку и изменить такие параметры подстройки, как целевая длина, форма меандра и его размер.

10. Осуществив трассировку всех цепей топологии платы, сохраните результаты работы на диске, покажите преподавателю и ответьте на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1.Какие режимы интерактивной трассировки применяются в САПР Altium Designer?

2.Перечислите наиболее распространённые горячие клавиши в режиме интерактивной трассировки, объясните их назначение.

3.Можно ли для одной и той же цепи задавать разные правила проектирования?

4.Что такое дифференциальные пары, и как происходит их трассировка?

5.Как осуществляется подгонка длин проводников, в каких случаях это требуется?

6.Как заставить систему трассировать определённые проводники с отличающейся от остальных шириной цепи и типом переходных отверстий?

79

7.Как задать правила проектирования для комнаты, в каких случаях это рекомендуется делать?

8.Как рекомендуется трассировать цепи питания, если под них не зарезервирован специальный слой?

9.Как защитить разведённую цепь от случайного изменения?

10.Как трассировать группу цепей одновременно?

80