Лабы по информатике / Лабораторная работа №3 / Задание №2. Книги / kniga07

Описание печатной платы

Первым шагом проектирования печатной платы является задание ее границ и слоев. Несмотря на то, что законченная печатная плата представляет собой объемный (трехмерный) объект, она разрабатывается и изготавливается как набор плоских слоев, которые затем будут спрессованы друг с другом.

Процесс конструирования печатной платы заключается в размещении различных графических объектов на определенные слои платы с помощью команд меню Place. Физические границы платы прорисовываются линиями и дугами на специальном механическом слое. Компоненты и проводники размещаются на верхнем и нижнем сигнальных слоях и т. д. В состав системы Protel 99 SE входит многофункциональный мастер создания печатных плат Board Wizard, значительно облегчающий пользователю процесс создания нового чертежа печатной платы и задания ее параметров. Мастер имеет несколько готовых шаблонов плат промышленных стандартов, а также предоставляет возможность конструктору самому создать собственный шаблон.

Задание физических границ платы

Состав механической информации о конструкции платы зависит от требований изготовителя и внутренних правил оформления документации. Как правило, здесь должны быть прорисованы границы платы; области, свободные от компонентов и проводником; прорези, размеры и др. Для изготовителя необходимо указать, как минимум, угловые маркеры платы, точку привязка (начало координат) и габаритные размеры. В любом случае рекомендуется уточнить эти требования у представителей производства.

Реальные физические границы печатной платы задаются проводниками, размещаемыми в одном из механических слоев платы. Включить требуемый механический слой можно с помощью команды меню Design » Mechanical Layers.

При задании границ платы сначала необходимо активизировать этот слой щелчком мыши по его закладке в нижней части окна редактора печатных плат (режим отображения слоев устанавливается командой меню Design » Options). Затем при помощи линий (команда меню Place » Line) необходимо обозначить границу платы. Подробную информацию о технике размещения проводников можно получить в подразделе Линии раздела Объекты редактора печатных плат. Как правило, граница платы смещается относительно абсолютного начала координат на 1 дюйм вправо и вверх.

Определение границ размещения и трассировки

Внешние границы области размещения компонентов и трассировки проводников определяются посредством создания контура на слое Keep Out. Обычно эти границы определяются внутри физических границ платы с помощью установки небольшого отступа для того, чтобы проводники и компоненты не располагались слишком близко к краям платы. Сам контур прорисовываются с помощью контурных линий и дуг. Все компоненты и проводники могут быть размещены только в пределах установленных таким образом границ, которые в дальнейшем будут учитываться программами проверки правил проектирования (Design Rule Checker), автоматического размещения и автотрассировки.

Также имеется возможность зарезервировать любые другие области в механических границах платы, в которых компоненты и/или проводники не должны размещаться. Такие области могут использоваться для установки крепежных деталей и профилирования. Описываются они посредством размещения в слое Keep Out графических примитивов, например, линий, дуг и залитых объектов.

Основное правило использования слоя Keep Out заключается в том, что при трассировке проводников на сигнальных слоях они никогда не будут пересекать графические объекты, расположенные в слое Keep Out.

Области Keep Out могут быть заданы и для отдельных слоев. Для этого на нужный слой необходимо разместить рисунок с помощью команды Place » Keepout.

Задание стека слоев

После задания физических границ платы необходимо определить количество электрических слоев, используемых при изготовлении настоящей платы. Набор таких слоев называется стеком слоев.

Существует два типа электрических слоев -— сигнальные слои, в которых проходят проводники, и внутренние слои питания и заземления, состоящие из сплошной металлизированной поверхности и предназначенные для подведения значительного тока к компонентам с большой потребляемой мощностью.

Стек слоев задается в диалоговом окне Layer Stack Manager, вызываемом командой меню Design » Layer Stack Manager. Рисунок в центре этого окна показывает текущий стек слоев, который по умолчанию представляет собой простую двухстороннюю плату. Новый слой добавляется под текущий с помощью кнопок Add Layer и Add Plane. Двойной щелчок левой кнопкой мыши на слое позволяет вызвать окно, в котором можно изменить его параметры.

Все электрические слои задаются в диалоговом окне Layer Stack Manager. Щелчок правой кнопкой мыши позволяет скопировать рисунок стека слоев в буфер обмена системы

Windows.

С помощью кнопки меню можно загрузить один из заранее определенных примеров стеков слоев. Каждый из этих примеров может легко изменен. Перемещение слоев по стеку осуществляется с помощью кнопок Move Up и

Move Down. Новый слой может быть добавлен в любой момент работы над проектом.

В системе Protel 99 SE может быть использовано до 32-х сигнальных слоев (верхний, нижний и 30 внутренних) и до 16-ти внутренних слое питания и заземления. Режим отображения слоев задается в диалоговом окне Document Options dialog, вызываемом командой меню Design » Options.

Выбор стиля расположения проводящих и изолирующих слоев

Стек слоев состоит из проводящих и изолирующих слоев. При изготовлении печатных плат используется два вида изоляционных материалов: стеклотекстолитовые основания (core) и препреговые слои (композиционный пластик).

Стиль расположения слоев указывает порядок изолирующих слоев в стеке. Здесь могут быть использованы три стиля: парные слои, внутренние парные слои и наращиваемые слои. Смена стиля расположения слоев приводит к изменению варианта чередования стеклотекстолитовых листов и слоев композиционного пластика в стеке слоев.

Выбор предпочтительного стиля осуществляется в левом верхнем углу диалогового окна Layer Stack Manager. Задание стиля расположения слоев необходимо лишь в том случае, когда конструктор планирует использовать в своем проекте глухие и скрытые переходные отверстия, а также при анализе целостности сигналов. Прежде чем применять эти виды переходных отверстий в своей печатной плате конструктору следует проконсультироваться с представителями производства о корректности выбранного стиля расположения слоев в стеке.

Задание параметров слоев

Диалоговое окно Layer Stack Manager позволяет добавить в стек один из трех типов слоев: сигнальный слой, внутренний слой питания или заземления и изолирующий слой. При намерении разработчика провести анализ целостности сигнала (команда меню Tools » Signal Integrity) необходимо корректно указать следующую информацию:

Для сигнальных слоев:

Name - задаваемое пользователем имя слоя;

Copper thickness - толщина слоя металлизации, необходимая для анализа целостности сигналов.

Для внутренних слоев питания и заземления:

Name - задаваемое пользователем имя слоя;

Copper thickness - толщина слоя металлизации, необходимая для анализа целостности сигналов.

Для подложек и изолирующих слоев:

Material - тип используемого материала;

Thickness - толщина диэлектрического слоя, необходимая для анализа целостности сигналов.

Dielectric constant — относительная диэлектрическая проницаемость материала, необходимая для анализа целостности сигналов.