ТПКС / Lab / lab2 / tpks_lab2

Технології проектування комп’ютерних систем

Лабораторна робота №2

Розробка електричної принципової схеми в САПР Altium Designer

Мета роботи: ознайомитись з редактором схем САПР Altium Designer, налаштуванням його опцій, навчитись підключати бібліотеки компонентів, створювати електричні принципові схеми.

Теоретична частина

Початковим етапом розробки довільного радіоелектронного пристрою є опис його роботи на деякому рівні абстракції, в якості якої можуть виступати структурна, функціональна, або електрична принципова схеми. При реалізації проектів друкованих плат робота починається з формування ідеї розробника у вигляді електричної принципової схеми. Редактори схем практично усіх програм даного типу подібні між собою, однак в Altium Designer є досить велика кількість опцій. Основною особливістю Altium Designer є проектна структура розробки, а також незвична розробникам схем і плат процедура компіляції схеми і проекту.

Формування нової електричної схеми починається з створення нового файлу проекту і листа схеми командами File > New > Project > PCB Project і File > New > Schematics. Після створення нових документів їх слід відразу ж зберегти, інакше пізніше не буде доступна компіляція.

Опції в усіх редакторах Altium Designer можна розділити на дві частини: глобальні, що відносяться до всіх документів, і локальні, що відносяться тільки до біжучого документу. Деякі з них дублюються в двох місцях (наприклад, сітки та одиниці вимірювання) і відрізняються лише областю застосування.

Опції біжучого документу можна відкрити за допомогою команди Design > Document Options. На рис.2.1 наведено приклад вікна опцій документу схеми. Основні з них:

Template – файл шаблону,

Options – додаткові опції:

o Orientation – орієнтація листа,

o Title Block – показувати стандартну рамку листа,

o Show Reference Zone – показувати зони розмітки по границях листа, o Show Border – показувати границі листа,

o Show Template Graphics – показувати шаблон,

oBorder Color і Sheet Color – колір листа та його границь,

Grids – крок і видимість сітки,

Electrical Grid – електрична сітка (область навколо виводу компоненту, за яку "чіпляється" коло при з’єднанні компонентів; це значення повинно бути вдвічі менше за мінімальний крок розташування виводів компонентів для того, щоби області двох сусідніх виводів не перетиналися між собою),

Standard Style – стандартний розмір листа,

Custom Style – користувацький розмір листа.

Рис.2.1. Опції документу схеми.

Основні опції, що відносяться до всього редактору і до усіх нових документів,

знаходяться в меню DXP > Preferences > Schematics (рис.2.2):

вкладка General – задає загальні опції редактору,

вкладка Graphical Editing – опції редагування об’єктів,

вкладка Mouse Wheel Configuration – задається функціональність клавіш миші,

вкладка Compiler – дозволяє встановити кольори помилок та попереджень, а також опцію Auto-Junction (дозволяє включити або виключити режим з’єднання зв’язків при накладанні нового зв’язку на вже існуючий),

вкладка AutoFocus – дозволяє включити три режими:

o Dim Unconnected Objects – затінення непідключених об’єктів, o Thicken Connected Objects – потовщення підключених об’єктів,

oZoom Connected Objects – збільшення підключених об’єктів,

вкладка Library AutoZoom – задає режим відображення компонентів при відкритті бібліотеки,

вкладка Grids – визначає налаштування системних сіток для двох систем координат (дюймової та метричної),

вкладка Break Wire – задає налаштування інструменту Break Wire (обрізка провідника),

вкладка Default Units – дозволяє вибирати одиниці вимірювання,

вкладка Default Primitives – дозволяє встановити значення за замовчуванням для усіх графічних та електричних примітивів.

Рис.2.2. Опції редактора схем (вкладка General).

Доступ до бібліотек здійснюється за допомогою спеціальної панелі Libraries. Відкриття цієї панелі здійснюється через меню виклику панелей System > Libraries (в правому нижньому куті робочого столу). Вигляд відкритої панелі Libraries наведено на рис.2.3.

Перед початком роботи до проекту необхідно підключити бібліотеки, в яких знаходяться компоненти для схеми, що створюється. Для підключення бібліотек слід натиснути кнопку Libraries..., після чого з’явиться вікно, наведене на рис.2.4. В даному вікні є 3 вкладки: Project – бібліотеки проекту, Installed – встановлені бібліотеки, SearchPath – шлях для пошуку по бібліотеках. Передбачається, що бібліотеки від початку були створені у вигляді інтегрованих бібліотек, тоді для використання ці бібліотеки можна додати в список на вкладці Installed. За допомогою вкладки Project можна додати не тільки інтегровані бібліотеки, але і інші.

Приступаючи до розміщення компонентів на листі схеми не завжди легко знайти потрібний компонент у вказаних бібліотеках, які можуть містити до декількох тисяч компонентів. Для пошуку необхідного компоненту в бібліотеці можна скористатись двома методами, По-перше, можна скористатись рядком пошуку, в якому можна написати назву (повністю або частково з використанням шаблонів '*' і '?'). По-друге, зайти в діалог пошуку за допомогою кнопки Search... панелі Libraries, що дозволяє шукати компоненти по всіх доступних бібліотеках, незалежно від того, підключені вони, чи ні.

Рис.2.3. Панель Libraries.

Рис.2.4. Підключення бібліотек.

В кожному редакторі Altium Designer є свій набір панелей та інструментів для роботи. Інструменти, що відносяться до схемної частини редактора, згруповані в панелі інструментів Wiring (рис.2.5). Ці інструменти описані в табл.2.1.

Рис.2.5. Інструменти редактору схем.

Процедура формування схеми є досить простою, і в загальному випадку являє собою послідовне розміщення на листі схеми компонентів, ліній зв’язку, шин, міток кіл, та інших об’єктів, вказаних в табл.2.1.

При розміщенні на схемі різних об’єктів можна змінювати їх властивості через відповідні вікна, що викликаються клавішею Tab. Вигляд вікна властивостей бібліотечного компоненту Component Properties наведений на рис.2.6. В цьому вікні вся інформація розбита на групи:

Properties – основні властивості компоненту (Designator – позиційне позначення, Comment – назва компоненту),

Library Link – посилання на бібліотечний компонент,

Graphical – інформація про графічне відображення (Show All Pins... – показати всі виводи компоненту, Mode – вибір режиму відображення),

Parameters – атрибути компоненту (звідси інформація використовується для формування текстової частини конструкторської документації),

Models – моделі компоненту (футпрінт і т.ін.),

Edit Pins – таблиця виводів компоненту.

Рис.2.6. Вікно Component Properties.

У властивостях компоненту можна включати або виключати видимість додаткової інформації (опція Visible), а також жорстко фіксувати частини компоненту (опція Lock).

В табл.2.2 наведено список деяких гарячих клавіш редактору схем, що дозволяють прискорити роботу в редакторі викликаючи запуск команд без використання меню.

Після завершення створення схеми необхідно провести компіляцію проекту і його виправлення за наявності похибок. Компіляція запускається командою Project > Compile PCB Project, результатом її є поява вікна Messages з помилками проекту (у випадку, якщо помилок нема, вікно Messages може не з’явитись, тоді його можна відкрити через панель System в нижній правій частині робочого столу).

Порядок виконання роботи

1.Запустити пакет Altium Designer.

2.Створити новий PCB-проект (File > New > Project > PCB Project).

3.У відкритому проекті створити документ схеми (File > New > Schematic).

4.Створити схему модуля 8-розрядного накопичуючого суматора, як показано на рис.2.7 (більш чітке зображення схеми можна знайти у файлі tpks_lab2_schema.pdf). До схеми входять такі компоненти:

суматори SN74283N з бібліотеки "TI Logic Arithmetic.IntLib" (даташит sn74283.pdf),

регістр SN74LS273DW з бібліотеки "TI Logic Flip-Flop.IntLib" (даташит sn74ls273.pdf),

роз’єм Header 20 з бібліотеки "Miscellaneous Connectors.IntLib",

конденсатори C0805 .1uF з бібліотеки "KEMET Chip Capacitor.IntLib"

Рис.2.7. Модуль 8-розрядного накопичуючого суматора.

5.Відкомпілювати проект. У випадку появи помилок, виправити їх.

6.В штампі заповнити поля:

Title – назва схеми,

Sheet of – номер лабораторної роботи,

Drawn by – прізвище і група студента.

7.Згенерувати перелік матеріалів (BOM): Reports > Bill of Materials.

8.Підготувати звіт до захисту.

Зміст звіту

1.Назва та мета виконання лабораторної роботи.

2.Основні відомості про редактор схем Altium Designer.

3.Створена принципова електрична схема 8-розрядного накопичуючого суматора.

4.Результати компіляції проекту (вміст вікна Messages).

5.Вміст згенерованого переліку BOM.

6.Висновки.