Теоретическая часть и рекомендации.

Топологический редактор Expedition PCB предназначен для проектирования печатных плат микроэлектронных устройств. Он интегрирован со:

• схемотехническими редакторами DxDesigner и Design View / Design Capture;

• библиотечным редактором Library Manager;

• средствами проектирования ПЛИС (FPGA) через программу-связку I/O Designer;

• генератором отчетов Report Writer;

• программой подготовки производства Fablink XE;

• программными средствами моделирования и посттопологического анализа (ICX, HyperLinx и др.);

• другими программами, входящими маршрут сквозного проектирования Expedition Enterprise.

Редактор Expedition PCB поддерживает современные технологии изготовления печатных плат (скрытые микропереходы microvia, технологию сверхплотных межсоединений HDI, встроенные пассивные компоненты и т.д.), обладает индивидуальными гибкими настройками заданных цепей и областей с наложенными ограничениями, трассирует дифференциальные пары и высокоскоростные сигналы, поддерживает возможность многовариантного проектирования на основе базовой разработки (Variant Manager), параллельное проектирование несколькими топологами сложных печатных плат (Team PCB и Xtreme PCB).

Редактор Expedition PCB обеспечивает “горячую” (в реальном времени) связь с другими программными средствами (схемотехническими, моделирования и пр.), обладает широкими возможностями по размещению элементов, обеспечивает двунаправленную связь с машиностроительными САПР-ами (в т.ч. включающими трехмерное моделирование), имеет встроенный качественный трассировщик, позволяющий разводить межсоединения в режимах интерактивной и автоматической трассировки, удобен в работе с экранными областями, предлагает в процессе и по окончании проектирования качественную проверку наложенных ограничений, обеспечивает генерацию данных для производства печатных плат и выпуска конструкторской документации.

Основное окно топологического редактора Expedition PCB и его интерфейс представлены на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Интерфейс топологического редактора Expedition PCB.

В Expedition PCB имеется три основных режима работы :

• режим размещения (Place Mode) – ;

• р ежим трассировки (Route Mode) – (запускается по умолчанию при

открытии рабочего проекта);

• режим рисования (Draw Mode) – .

Каждый режим имеет собственные рабочие панели и, соответственно, команды.

В режиме размещения (Place Mode) осуществляется работа с элементами (перемещение, повороты, перенос на противоположную сторону печатной платы просмотр свойств и т.д.).

В режиме трассировки (Route Mode) производится разводка межсоединений.

В режиме рисования (Draw Mode) создаются контур печатной платы, области трассировки и запретов, вносится и редактируется текст и пр.

Замечание. Объекты, относящиеся к одному из режимов, недоступны в других.

Переключение между режимами осуществляется нажатием соответствующей команды-иконки. Кроме того, между режимами размещения (Place Mode) и трассировки (Route Mode) можно переключаться с помощью функциональной клавиши F12 на клавиатуре (или с помощью соответствующей кнопки в нижней части экрана). При вызове отдельных команд основного меню переключение в необходимый режим происходит автоматически (например, Edit >> Place Part ).

Управление экраном (команды View основного меню).

1. Использование манипулятора (мышки).

Использование мышки значительно облегчает работу в редакторе. С ее помощью можно выполнять многие действия, такие как выбор объекта (Select), изменение масштаба экрана, работа с окнами и панорамирование. В Expedition PCB лучше работать с 3-кнопочной мышкой. Кроме того, если у вашей мышки есть колесико, то при его помощи можно плавно изменять масштаб. Основная раскладка работы с мышкой представлена на рис. 2.2

С помощью мышки можно также вызывать выполнение отдельных команд. Для этого предназначена специальная система “штрихов” (Strokes). Штрихи (Strokes) – это определенная последовательность перемещения мышки при нажатой правой клавише. В качестве условного поля использованы клетки матрицы 3x3, маршрут перемещения по которым и привязан к определенной команде. Некоторые часто используемые штрихи:

1	2	3				Fit All (полный экран)	951
4	5	6				Plow (старт интерактивной трассировки)	852
7	8	9				Display Control (управление слоями)	1478
Условная матрица						Editor Control (редактор настроек)	14569
						Вкл./Выкл. на экране режима только активного слоя при интерактивной трассировке.	96541

Полное описание штрихов (Strokes) можно найти командой основного меню Help >> Contents >> Expedition PCB..., глава Controlling the Display, раздел Mouse Strokes или штрихом в виде знака вопроса (123658).

Некоторые практические советы:

У величение (уменьшение) изображения – покрутить колесо мышки вверх (вниз) или использовать команды-штрихи (Strokes) ( ) .

Сдвиг изображения (панорамирование) – нажать колесо мышки и потянуть в сторону, противоположную требуемому сдвигу.

Увеличение выбранной области на весь экран – при одновременно нажатых клавише SHIFT и колесе мышки потянуть курсор вправо на требуемую область (прямоугольник).

Рис. 2.2. Основная раскладка работы с мышкой.

П олное изображение графики включенных слоев – команда основного меню View >> Fit All (имеется соответствующая иконка ) или команда-штрих (Strokes) .

П олное изображение выбранной (Select) графики – команда основного меню View >> Fit Selected (имеется соответствующая иконка ).

В озврат к предыдущему (последующему) виду – команда основного меню View >> Previous (Next) View (имеются соответствующие иконки ).

2. Управление слоями (команда Display Control).

Д ля управления слоями используется команда основного меню View >> Display Control (имеет иконку или команду-штрих ). В окне команды на функционально скомпонованных закладках находятся группы слоев и средства манипуляции ими. Закладки и комментарии к ним представлены на рис. 2. 3 и 2.4.

Д ля упрощения диалога группы слоев можно сворачивать в одну строчку или разворачивать до полного вида (кнопки и соответственно).

Б ольшинство слоев имеет кнопки назначения цвета слоя , а также кнопки видимости (невидимости) в виде проставленной (или не проставленной) “галочки”.

3. Создание собственных видовых схем.

Наряду со стандартными видовыми схемами, предлагаемыми по умолчанию графическим редактором, пользователь может настроить картинку на экране “под себя”, т.е. назначить и сохранить удобные для него цвета, сделать видимыми требуемые слои (например, графику внутренних слоев при трассировке, графику шелкографии верхней и нижней сторон платы, графику сборочного чертежа или чертежа сверления) и пр.

Н аходясь в диалоге команды Display Control необходимо провести назначения по слоям и нажать в нижней части диалогового окна кнопку сохранения Save Scheme . Далее задать имя видовой схемы (лучше интуитивно понятное) и место сохранения (локально в данном проекте и/или в системных файлах пакета Expedition PCB). Удаление видовой схемы возможно после вызова ее и нажатия кнопки Delete Scheme .

В ызов стандартных и собственных видовых схем производится выбором из выпадающего списка существующих схем .

Layer: Слои размещения и трассировки.

Возможности:

- фильтр доступности элементов на сторонах Top/Bottom (Placement layers);

- видимость трасс и площадок;

- назначение активного физического слоя (площадки и трассы активного слоя не могут быть выключены);

- управление “резиновыми” связями Netlines и сетками Grids;

- видимость площадок Pads, в т.ч. переходных отверстий Via и контрольных точек Test Points;

- управление экранными областями Plane;

- управление выбором и подсветкой (в т.ч. режим тени Shadow Mode, когда на затемненном экране горят только выбранные Selected или подсвеченные Highlights элементы или трассы) и др.

General: Слои изготовления, платы, пользовательские, настройки.

Возможности:

- видимость слоев: изготовления Fabrication, пользовательских User, платы Board и др.;

- назначение настроек Options, в т.ч. видимости только активного слоя, чувствительности к перемещению мышки, цвета экрана и зеркальности изображения.

Рис. 2.3. Команда Display Control. Закладки Layer и General.

Файлы видовых схем имеют расширение .dcs. Они легко могут переноситься в новые проекты (в т.ч. выполненные другим пользователем) путем копирования их в папку < Проект > \ PCB \ Config. Использование видовых схем существенно ускоряет рабочее проектирование.

Задание геометрии печатной платы. Работа с контурами.

Геометрия печатной платы – это один из типов контуров, которые присутствуют в редакторе Expedition PCB. Все контура создаются в режиме

P art: Слои элементов.

Возможности:

- фильтр выбора слоев элементов верхней (Top) и нижней (Bottom) сторон платы;

- видимость слоев: общих – Part Items, сборочного чертежа – Assembly, шелкографии - Silkscreen, посадочного места – Cell (в т.ч. точек приклейки – Glue Spots и привязки - Origin) и др.

N et: Слои межсоединений.

Возможности: - назначение и управление цветами цепей и классов цепей, что создает удобство при

работе (например, для лучшей визуализации цепей земли и питания).

H azard: Нарушения.

Возможности: управление слоями выявленных при контроле нарушений заданных ограничений (в т.ч. с использованием теневого режима - Shadow Mode и в виде значков нарушений – Hazard Symbols);

- назначение и управление цветами различных нарушений при проектировании в реальном времени – Online, после проведения окончательной DRC проверки – Batch, а также проверки на соответствие требованиям конкретного производства – DFF (Design For Fabrication);

Рис. 2.4. Команда Display Control. Закладки Part, Net и Hazard.

рисования (Draw Mode) и располагаются на одноименных слоях. Существует два способа задания контуров:

• командой Edit >> Place основного меню, далее указание типа контура;

• к омандой Edit >> Properties... основного меню (имеется иконка или выпадающее меню под правой клавишей мышки), далее выбор в диалоговом окне типа контура (см. рис. 2.5).

Рис. 2.5. Типы контуров и линий.

Исходные контуры печатной платы Board Outline и границы трассировки Route Border имеются в любом стандартном шаблоне (Template), выбранном при создании проекта, и не могут копироваться (множиться). Другие контуры рисуются по мере необходимости и их количество неограниченно. К наиболее применяемым относятся:

• Conductive Shape –”жесткая” область металлизации;

• Contour – фрезерованный вырез в плате (может быть и в виде линии);

• Draw Object – контура на слоях посадочных мест (шелкографии, сборочном, вскрытия защитной маски др.) и пользовательских слоях;

• Placement Obstruct – область запрета на размещение элементов (например, исходя их конструктивных особенностей устройства);

• Plane No Connect – область металлизации, не соединенная с какой-либо цепью;

• Plane Obstruct – область запрета на заливку экрана;

• Plane Shape – экран, т.е. область металлизации, соединенная с одной из цепей (например, GND);

• Route Obstruct – область запрета трассировки;

• Rule Area – область, в которой применены особые от всей платы технологические требования по ширинам проводников и зазорам (например, для микросхемы в корпусе BGA);

Рисование контура начинается выбором команды-иконки одной из фигур - полигон, прямоугольник или окружность (рис. 2.6)

Текст Дуга Полигон Окружность

Линия Полилиния Прямоугольник

Рис. 2.6. Инструмент для рисования.

Данные по всем характерным точкам (координаты, радиус и пр.) присутствуют в диалоговом окне свойств Priperties (см. рис. 2.7). Размеры и точку привязки простых фигур (прямоугольник, окружность) можно задавать также и в явном виде.

Поле Grow/Shrink позволяет равномерно увеличивать (Grow) или уменьшать (Shrink) контур на заданную величину в зависимости от того, положительная эта величина или отрицательная. Эту опцию удобно использовать, например, для получения контура границы трассировки Route Border из сложного контура платы Board Outline.

В поле Vertex Type можно назначать тип излома – угол (Corner), скругление заданным радиусом (Round) или фаску заданного размера (Chamfer). Процесс редактирования заключается в выделении контура с помощью левой клавиши мышки, выделении тем же образом изменяемой вершины и далее выбором в диалоговом окне одного из предложенных типов.

Рис. 2.7. Диалоговое окно команды Properties.

Основные приемы работы с контурами:

• выделение – нажать на контур левой клавишей мышки;

• п еремещение – выделить контур, вызвать команду-иконку Move или найти на дисплее компьютера рядом с контуром аналогичное “перекрестие” и переместить контур, допускается также пошаговое перемещение стрелками Вверх / Вниз / Влево / Вправо на клавиатуре;

• копирование – при нажатой клавише CTRL выделить и переместить контур;

• з еркальное отражение и поворот – выделить контур, вызвать соответствующую команду-иконку Flip или Rotate ;

• растягивание – выделить контур, потянуть курсором за среднюю точку отрезка;

• перенос вершины – выделить контур, потянуть курсором вершину;

• п ривязка к сетке рисования – выделить контур, вызвать команду-иконку Snap to grid ;

• м асштабирование с заданным коэффициентом – выделить контур, вызвать команду-иконку Scale ;

• с лияние (сложение) – выделить два или несколько контуров, вызвать команду-иконку Merge ;

• вычитание – выделить контур, вызвать команду-иконку Subtract , выделить второй контур;

• р асчленение контура на линии – выделить контур, вызвать команду-иконку Dissolve Polygon / Polyline ;

• добавление вершины – выделить контур, при нажатой клавише CTRL потянуть курсором за среднюю точку отрезка;

• у даление вершины – выделить контур, выделить удаляемую вершину, вызвать команду-иконку Delete End Point Handle .

Контуры печатных плат сложной конфигурации по результатам компоновки устройства допускается заимствовать из машиностроительных САПР (например, AutoCad) путем импортирования контура через файл в формате .dxf. Ввод контура осуществляется командой основного меню File >> Import >> DXF.... Контур создается на одном из пользовательских слоев (User defined). Необходимо через изменение свойств переназначить его на слой Board Outline.

Размещение элементов и трассировка межсоединений.

Сведения и рекомендации по размещению элементов, а также по интерактивной и автоматической трассировке межсоединений приведены ниже на соответствующих этапах лабораторной работы для облегчения ее выполнения.