Лабораторные-САПР / KiCAD. Методические указания по выполнению лабораторных работ

Лабораторная работа №2

Подбор радиоэлементов, определение типоразмеров

печатной платы, размещение радиоэлементов на

печатной плате

1. Цель работы и оборудование

Создание посадочных мест электрорадиоэлементов в соответствии с перечнем проекта (технологические элементы с штыревыми контактами) и

определение формы и размеров печатной платы графическим редактором

PCBnew, проверка посадочных мест и т. д.

Размещение посадочных мест электрорадиоэлементов на ПП с оценкой качества размещения редактором PCBnew.

2.Задание для подготовки

∙В соответствии с перечнем проекта определите вид и размеры (в

миллиметрах, дюймах и DBU ) всех необходимых посадочных мест;

∙Определите размер печатной платы (в миллиметрах, дюймах и

DBU), достаточный для размещения всех элементов, контактных выводов, крепежных винтов;

∙Изучите пример создания технологического элемента с штыревыми контактами;

∙Изучите пример создания контактных площадок.

∙В соответствии с перечнем проекта определите список посадочных мест фиксированного размещения.

Рекомендация:

1. Зафиксируйте расположение мощных транзисторов с

радиаторами и крупногабаритных сглаживающих конденсаторов.

2.Зафиксируйте расположение контактных выводов в соответствии

сформой ПП и способом ее расположения на шасси прибора.

∙ Определите области запрета размещения посадочных мест на ПП;

Рекомендация:

1. Определите прямоугольные области вокруг отверстий крепежа

ПП.

2. Определите прямоугольные области рядом с контактными выводами для ПП, которые вставляются вертикально в многоконтактный разъем на шасси прибора.

∙Изучите порядок работы с редактором печатных плат PCBnew;

∙Изучите пример авторазмещения радиоэлементов на печатной плате.

3.Ход выполнения работы

Запустите менеджер проектов KiCAD и откройте проект, созданный в предыдущей лабораторной работе. Для этого на панели инструментов KiCad

выберите вторую слева иконку с подсказкой "Загрузить созданный проект" ("Load existing project") или используйте команду меню "Файл>Открыть проект" ("File>Open").

Вдиалоге "Открыть файлы проекта" ("Open Project files"), используя опцию "Обзор других папок" ("Browse for other folders"), выберите созданную ранее папку, в которой находится проект и откройте файл *.pro.

Вменеджере проектов KiCAD запустите PCBnew - редактор печатных плат, нажав на соответствующую кнопку на панели задач.

Замечание: Если имеется готовая библиотека посадочных мест элементов, то можно сразу из менеджера проектов KiCAD запустить средство Cvpcb для связывания компонентов на принципиальной электрической схеме с шаблонами посадочных мест. Будем исходить их того,

что готовой библиотеки с посадочными местами нет.

Для создания собственной библиотеки посадочных мест на панели инструментов PCBnew выберите пиктограмму "Open Module Editor" (Открыть редактор модулей). В появившемся окне на верхней панели инструментов выберите пиктограмму "Create a new Library" (Создать новую библиотеку), после чего выберите ей имя и нажмите кнопку "Сохранить".

Если пиктограмма "Create a new Library" не активна, то сначала необходимо создать модуль (посадочное место), а потом уже - библиотеку.

Замечание: для работы с собственной библиотекой, после создания ее необходимо добавить в список библиотек KiCAD. В редакторе печатных плат PCBnew выберите меню "Настройки>Библиотека" ("Options>Library").

В появившемся окне нажмите кнопку "Добавить", выберите файл с созданной библиотекой, используя опцию "Обзор других папок" ("Browse for other folders"), и нажмите на кнопку "Открыть".

Для создания модуля выберите пиктограмму "New Module" (Новый модуль). В появившемся диалоге введите название модуля и нажмите ОК.

После создания библиотеки и модуля, необходимо начертить контур посадочного места и создать штыревые контакты.

Для создания штыревых контактов выберите на вертикальной панели инструментов пиктограмму "Add Pads" (Добавить контактные площадки),

наведите мышку на нужное место на плате и нажмите ЛКМ.

Введите упаковочную информацию о контактах, для этого наведите на него мышку, нажмите ПКМ и в контекстном меню выберите пункт "Edit Pad" (Редактировать контактную площадку). В появившемся окне введите номер контакта, он должен совпадать с номером вывода элемента на принципиальной электрической схеме.

Проделайте операцию создания и редактирования штыревых контактов требуемое количество раз (исходя из числа выводов схемного элемента).

В зависимости от посадочного места проделайте операцию рисования контура посадочного места с помощью средств правой панели инструментов:

∙Add Pads - для добавления контактных площадок;

∙Add graphic circles - для рисования кругов;

∙Add graphic arcs - для рисования дуг окружностей;

∙Add graphic line or polygon - для рисования линий или полигонов;

∙Add text - для добавления текста;

∙Delete items - для удаления нарисованных фигур.

Добавьте название элемента с помощью функции "Add text".

В верхней панели инструментов выберите пиктограмму "Module Properties" (Свойства модуля).

Введите в поле "Ключевые слова" тип элемента, а в поле "Doc"

необходимые комментарии. Нажмите на кнопку ОК.

Сохраните модуль, нажав на пиктограмму "Save Module in working library" (Сохранить модуль в рабочей библиотеке).

Проделайте шаги по созданию посадочных мест элементов для других компонентов схемы. Сохраните их все в собственную библиотеку элементов.

Закройте редактор Module Editor. Теперь, когда база модулей сформирована, перейдем к процессу связывания компонентов на принципиальной электрической схеме с шаблонами посадочных мест.

Запустите Cvpcb используя одну из четырех больших кнопок в окне управления проектами KiCad, либо нажав на кнопку "Запустить Cvpcb" ("Run Cvpcb") на панели инструментов EeSchema. В большинстве случаев Cvpcb

загрузит файл списка соединений для текущего проекта автоматически.

Левая панель Cvpcb содержит список компонентов в текущем списке соединений - ссылочное обозначение, значение и связанный модуль, если какой-либо был с ним связан. Правая панель содержит список доступных модулей. (Содержание списка доступных модулей зависит от сконфигурированного набора библиотечных файлов. Вы можете добавлять дополнительные библиотечные файлы в настройки с помощью пункта меню

Cvpcb "Свойства>Настройка" ("Preferences>Configuration").)

Чтобы определить для компонента конкретный модуль сначала выберите компонент в левой панели (щелкните по линии или используйте кнопки стрелок на панели инструментов). Затем выберите нужный модуль в правой панели. Двойной щелчок по названию модуля (в правой панели)

свяжет его с выбранным компонентом (в левой панели). Если вы желаете осмотреть материальный отпечаток модуля, выберите его щелкнув один раз по модулю и нажмите кнопку "Просмотр выбранной детали" ("View selected part") на панели инструментов. Это вызовет появление окна, в котором будет находится материальное изображение модуля.

Теперь сохраните список соединений нажатием на кнопку "Сохранить список соединений и список компонентов" ("Save Netlist and Cmp list") на панели инструментов. Лучше всего сохранять его с именем по-умолчанию,

которым будет тот же файл списка соединений, с которым вы начали. Cvpcb

добавит новую информацию в этот файл.

Вернитесь в редактор печатных плат PCBnew и выберите пиктограмму

"Read Netlist" (Прочитать список соединений) на верхней панели инструментов. Нажмите на кнопку "Read Current Netlist" (Прочитать текущий список соединений), чтобы загрузить элементы из текущего списка, или нажмите на кнопку "Browse NetList Files" (Обзор файлов списка соединений),

чтобы выбрать другой файл списка.

На печатную плату будут импортированы посадочные места элементов,

связанные друг с другом соединениями, аналогично соединениям схемных элементов на принципиальной электрической схеме.

Некоторые распространенные ошибки:

∙модуль имеет меньшее количество выводов, чем связанный с ним компонент

∙обозначения выводов модуля не соответствуют обозначениям выводов компонента (например, выводы компонента могут быть пронумерованы, в то время как выводы модуля могут быть обозначены буквам).

Чтобы исправить такие ошибки, вам придется: или выбрать другой модуль, соответствующий компоненту, или изменить компонент, или изменить модуль — но так чтобы они совпадали.

Компоненты будут расположены в верхнем левом углу, как раз над страницей, прокрутите страницу, чтобы увидеть их. После щелчка правой клавишей на компоненте выберите “move component ( переместить компонент)”, и позиционируйте его на середину страницы.

Повторите предыдущий шаг, пока все компоненты не окажутся на середине страницы.

Удостоверьтесь, что клавиша “General ratsnest not show” включена. Это отобразит ratsnest - сеть линий, показывающих, какие выводы соединены с какими.

Создайте запретную область размещения компонентов. Для этого выберите пиктограмму "Fill Zones" (заполнить зоны). С помощью мыши обведите контуром все импортированные компоненты. Размер контура должен быть равен предполагаемому минимальному размеру платы.

Щелкните правой клавишей мышки внутри пространства, которое только что нарисовали. Щелкните по “Fill Zones ( заполнить зоны)”. Выберите “Grid” “0.010”, “Pad options:” “Thermal”, “Zone edges orie nt:” “H,V” и затем щелкните по “Fill”.

Плата должна выглядеть подобно этой:

Теперь необходимо начертить край печатной платы. Для этого выберите слой “Edges Pcb” ( Контур платы) из выпадающего меню верхней панели.

Щелкните по клавише “Add graphic line or polygon ( добавить графическую линию или прямоугольник)” на правой панели.

Обведите край платы, но помните, что нужно оставить небольшой промежуток между краем зеленого поля и краем PCB.

Теперь необходимо разместить посадочные места внутри печатной платы. Задайте размер сетки для размещения посадочных мест. Это делается

в контекстном меню нажатия правой кнопки мыши в любом месте печатной платы в пункте "Grid Select" (Выбор сетки). Посадочные места размещаются на сетке так, чтобы их точки привязки совпадали с узлами сетки.

Разместите посадочные места на плате исходя из соображений о том,

чтобы было наименьшее количество пересечений между соединениями контактных площадок и был необходимый зазор между посадочными местами.

Убедитесь, что все посадочные места на печатной плате расположены в области трассировки, ограниченной запретной областью. В противном случае переместите посадочные места, чтобы они находились внутри области трассировки.

Произведите проверку правильности размещения посадочных мест с помощью средства “Pcb Design Rules Check” ( Проверка правил проектирования платы). Для этого нажмите на пиктограмму “Pcb Design Rules Check” на верхней панели задач.

В окне проверки правил проектирования печатной платы задайте минимальный зазор между посадочными местами. Это делается путем ввода значения в поле "Clearance".