ep201101 078 kurs pcbaltium art, Elektronika, Altium Designer summer 09 - kurs EP
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
KURS
pomocą Altium Designer
Summer 09 (4)
Dodatkowe materiały
na CD i FTP
Obecnie każdy kto zajmuje się projektowaniem urządzeń
elektronicznych korzysta z pomocy programów EDA, jednym
z nich jest Altium Designer. Niniejszy cykl artykułów ma na celu
przedstawienie możliwości programu Altium Designer Summer
09 i nauczenie czytelników korzystania z tego oprogramowania
w zakresie projektowania obwodów drukowanych. W tej części
kursu zajmiemy się bardziej zaawansowanymi technikami edycji
schematów.
Dodatkowe materiały na CD i FTP:
ftp://ep.com.pl
, user:
10142
, pass:
5x7bu87r
• poprzednie części kursu
W poprzednim odcinku wykonaliśmy
pierwszy projekt prostego urządzenia. W tej
części kursu chciałbym skupić się na bar-
dziej zaawansowanych metodach tworzenia
i edycji schematów. Przedstawię sposoby
na zmianę wartości wybranych parametrów
jednocześnie dla wielu elementów i na gru-
powanie połączeń elektrycznych na schema-
cie, które to będą bardzo przydatne w trak-
cie projektowania obwodów drukowanych
z wykorzystaniem wielu arkuszy schematów.
W pierwszej kolejności należy jednak
utworzyć nowy projekt o nazwie
kurs_odci-
nek_4.PrjPcb
, a następnie dodać nowy doku-
ment schematu. Umieszczamy na nim 8 rezy-
storów, 8 diod LED, układ scalony PCF8574A
oraz złącze IDC-10, a następnie wykonujemy
odpowiednie połączenia (
rysunek
53
).
Rysunek 54. Wybór grupy rezystorów na
schemacie
Jeśli wybrano kilka różnych obiektów, to
są podawane tylko te właściwości, które są
dla nich wspólne. Jeśli mają tę samą wartość,
to zostanie ona wyświetlona. W przeciwnym
przypadku zostanie wyświetlony ciąg znaków
<…>
. Kiedy wartość danego parametru zosta-
nie zmieniona w panelu
SCH Inspector
i po-
twierdzona za pomocą klawisza
Enter
, to pa-
rametr ten zostanie natychmiast zmieniony we
wszystkich wybranych obiektach. Ponieważ
SCH Inspector
jest panelem, może być włączo-
ny i widoczny przez cały czas. Oznacza to, że
wystarczy kliknąć, aby wybrać dowolny obiekt
w obszarze roboczym, a jego właściwości zo-
staną natychmiast wyświetlone.
Rysunek 55. Okno narzędzia
SCH Inspec-
tor
Zmienimy teraz wartość rezystancji dla
oporników R1...R4. W tym celu klikamy po
kolei na wymienionych rezystorach trzy-
mając jednocześnie wciśnięty klawisz
Shift
na klawiaturze. Efekt powinien być zgodny
z
rysunkiem
54
. Następnie wciskamy kla-
wisz
F11
, zostanie wyświetlony panel
SCH
Inspector
(
rysunek
55
). Jak widać, wyświe-
tlane właściwości są podzielone na kilka sek-
cji. Odnajdujemy w sekcji
Parameters
pole
o nazwie
Value
(odpowiada ono parametrowi
o tej samej nazwie wskazanemu na
rysun-
ku
56
w znanym już oknie
Component Pro-
perties
), wpisujemy nową wartość, np. „470”
i potwierdzamy klawiszem
Enter
. Teraz moż-
na już zamknąć panel Inspektora. Wartości
rezystancji dla czterech wskazanych rezysto-
rów zostały zmienione (
rysunek
57
).
Jednoczesna edycja wielu
obiektów
W tym celu jednoczesnej edycji właścio-
wośc wielu obiektów wykorzystamy narzę-
dzie o nazwie
SCH Inspector
. Jest to panel,
który wyświetla właściwości jednego lub
więcej wybranych obiektów.
Rysunek 53. Rozmieszczenie elementów na schemacie
Wyszukiwanie podobnych
obiektów
Wskazywanie obiektów do edycji po-
przez kliknięcie myszką jest wygodne, gdy
liczba elementów jest mała lub trzeba jed-
nocześnie edytować obiekty różnych typów.
Jeśli zachodzi konieczność zmiany parame-
78
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 1/2011
Projektowanie PCB za
Projektowanie PCB za pomocą Altium Designer Summer 09
trów wielu obiektów
tego samego typu, to
znacznie wygodniej-
sze będzie użycie na-
rzędzia
Find Similar
Objects
. Na przykład
wskażemy za jego po-
mocą rezystory znaj-
dujące się na schema-
cie o wartości rezy-
stancji równej 470
V
,
a następnie zmienimy
dla tych rezystorów
footprinty
, które zo-
staną przeniesione do
edytora płytki druko-
wanej, dodamy nowy
parametr dla komponentów oraz ustawimy
jego widoczność.
Aby użyć wspomnianego narzędzia na-
leży kliknąć prawym przyciskiem myszy na
dowolnym rezystorze widocznym na schema-
cie i z rozwiniętej listy wybrać
Find Similar
Objects
. Otworzy się okno przedstawione na
rysunku
58
. Służy ono do określania według
jakich kryteriów mają być wybierane obiekty
ze schematu, miejsca przeszukiwania (na-
rzędzie to umożliwia wybieranie obiektów
z wielu otwartych arkuszy schematów) oraz
jakie czynności ma wykonać program po wy-
szukaniu obiektów. Jak widać, okno jest po-
Rysunek 56. Pole
Value
w oknie właściwości komponentu
Rysunek 57. Rezystory po grupowej zmia-
nie rezystancji
Rysunek 58. Okno narzędzia
Find Similar
Objects
do wyszukiwania podobnych
obiektów
dzielone na dwie kolumny. Lewa wyświetla
aktualne właściwości wybranego obiektu, zaś
prawa określa w jaki sposób uzyskać dopaso-
wanie innych obiektów. Dla każdej właściwo-
ści można podać, że dopasowanie występuje,
gdy dana wartość jest taka sama (
Same
), różna
(
Different
). Gdy dana właściwość ma nie być
brana pod uwagę przy dopasowywaniu obiek-
tów należy wybrać
Any
(jakakolwiek).
R
E
K
L
A
M
A
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 1/2011
79
KURS
Rysunek 59. Efekt działania funkcji wyszukiwania podobnych obiektów
-
Create Expression
– zostanie utworzone
wyrażenie logiczne opisujące kryteria
wyszukiwania elementów.
-
Mask Matching
– wyszukane elementu
zostaną wyróżnione wizualnie, pozosta-
łe elementy zostaną rozjaśnione, a moż-
liwość ich edytowania zablokowana.
-
Run Inspector
– zostanie uruchomiony
panel Inspektora.
Dla naszych celów odznaczamy opcję
Create Expression
, a pozostałe zaznaczamy
i klikamy przycisk OK. Powinniśmy zoba-
czyć wynik podobny do przedstawionego na
rysunku
59
.
Kolejnym krokiem jest zmiana dla wy-
branych rezystorów
footprintów
za pomocą
znanego już nam panelu
SCH Inspector
.
Widoczny w polu o nazwie
Current Foot-
print
wpis
chip_r_0805
zmieniamy na
chi-
p_r_1206
i potwierdzamy klawiszem En-
ter, jednak nie zamykamy jeszcze panelu
Inspektora. Dodamy teraz nowy parametr.
Aby wyszukać na schemacie interesują-
ce nas rezystory, należy w polu
Component
Designator
w sekcji
Object Speci
fi
c
wpisać
R* i wybrać opcję
Same
. Spowoduje to, że
brane będą pod uwagę tylko te elementy, któ-
rych oznaczenie rozpoczyna się od litery „R”.
Następnie polu
Value
sekcji
Parameters
wpi-
sujemy wartość 470 i również wybieramy
opcję
Same
. W dolnej części okna znajduje
się lista rozwijana określająca miejsce prze-
szukiwania. Wybieramy z niej opcję
Current
Document
- przeszukiwanie zostanie prze-
prowadzone w aktualnie otwartym arkuszu
schematu. Pozostało jeszcze określenie, jakie
czynności ma wykonać program po wybra-
niu obiektów. Mamy do wyboru sześć opcji:
-
Zoom Matching
– widok pasujących do
wybranych parametrów obiektów zosta-
nie maksymalnie powiększony, tak aby
wszystkie wybrane obiekty były widocz-
ne.
-
Select Matching
– pasujące elementy zo-
staną zaznaczone.
-
Clear Existing
– wcześniej istniejące za-
znaczenia elementów na schemacie zo-
staną anulowane.
Rysunek 61. Schemat po zmianach
Rysunek 62. Prowadzenie magistrali (
Bus
)
Rysunek 60. Wygląd okna
Sch Inspector
po wybraniu parametru
Power
Rysunek 63. Sposób wykonania połączeń za pomocą
Net Label
umieszczonych na połą-
czeniach. Dolny, lewy róg etykiety musi dotykać do połączenia.
80
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 1/2011
Projektowanie PCB za pomocą Altium Designer Summer 09
Rysunek 64. Okno właściwości wiązki
Magistrale oraz wiązki
Magistrale oraz wiązki stosuje się do
porządkowania, a przede wszystkim do gru-
powania połączeń elektrycznych na schema-
cie. Najczęściej używa się ich w projektach
wieloarkuszowych w celu przejrzystego
przedstawiania połączeń. Ich zastosowanie
upraszcza tworzenie i edycję takich projek-
tów.
dana magistrala zawiera sygnały o nazwach
D1, D2, …, D8. Efekt pokazano na
rysun-
ku
63
.
Teraz utworzymy jedną wiązkę, za po-
mocą której połączymy wyprowadzenia
INT, SCL oraz SDA układu U1 z wyprowa-
dzeniami złącza J1. Na początek utworzymy
złącze wiązki wybierając
Place -> Harness
-> Harness Connector
. Następnie wciskamy
klawisz Tab, aby otworzyć okno edycji złą-
cza wiązki i w polu
Harness Type
wpisujemy
I2C
. Zamykamy okno klikając przycisk OK
i umieszczamy złącze wiązki na schemacie.
Następnie wybieramy
Place -> Harness ->
Harness Entry
, umieszczamy kursor w ob-
szarze utworzonego złącza wiązki i ponow-
nie wciskamy klawisz Tab. W oknie
Harness
Entry
wprowadzamy dane zgodnie z
rysun-
kiem
64
i umieszczamy wejście wiązki na
krawędzi złącza. W podobny sposób należy
utworzyć wejścia o nazwach SCL oraz SDA.
Efekt działań przedstawia
rysunek
65
. Czyn-
ności powtarzamy tworząc złącze wiązki
w pobliżu złącza J1. Tym razem w polu
Har-
ness Type
podajemy
I2C_2
(
rysunek
66
). Bez-
pośrednie połączenie dwóch złącz wiązek
jedną wiązką nie zadziała, ponieważ zostały
one przewidziane do łączenia złącz z porta-
mi wyprowadzającymi sygnały elektryczne
z arkusza schematu do arkusza nadrzędne-
go. Dlatego umieścimy teraz na schemacie
dwa porty o nazwie
Sterowanie
. W tym celu
wybieramy
Place -> Port
, następnie wciska-
my klawisz Tab, aby edytować właściwości
portu. W polu
Name
wpisujemy
Sterowanie
,
a w polu
Harness Type
wybieramy
I2C
, kli-
kamy na klawisz OK i wstawiamy pierwszy
port pod układem scalonym U1. Drugi port
umieszczamy w pobliżu złącza J1, jednak
tym razem w polu
Harness Type
wybieramy
I2C_2
. Następnie musimy połączyć porty ze
złączami wiązek. Wybieramy
Place -> Har-
ness -> Signal Harness
i wykonujemy odpo-
wiednie połączenia. Dodajmy jeszcze szy-
ny zasilania GND oraz VCC do dowolnych
wyprowadzeń złącza J1. Gotowy schemat
przedstawia
rysunek
67
. Po skompilowaniu
projektu (
Project -> Compile PCB Project cwi-
czenie_cz_04.PrjPcb)
nie powinniśmy otrzy-
mać żadnego komunikatu o błędach.
Dodajmy teraz do projektu nowy doku-
ment obwodu drukowanego i zaimportujmy
do niego dane z utworzonego schematu elek-
trycznego (
Design -> Import Changes From
cwiczenie_cz_04.PrjPcb
). Jak widać, wszyst-
kie połączenia zostały poprawnie przenie-
sione ze schematu.
Rysunek 65. Umieszczenie wiązki na sche-
macie po stronie układu scalonego
Magistrale stosuje się do grupowania po-
łączeń podobnego typu, np. połączenie po-
między linijką diod LED a wyjściami układu
scalonego. Natomiast wiązki stosuje się do
grupowania połączeń dowolnego typu i słu-
żą przede wszystkim do wykonywania połą-
czeń pomiędzy arkuszami schematów. Wiąz-
ki mogą grupować połączenia prowadzone
pojedynczymi przewodami, magistrale,
a także inne wiązki. Do tworzenia połączeń
za pomocą magistral wykorzystujemy trzy
elementy: magistrale (
Bus
), wejścia magistral
(
Bus Entry
) oraz etykiety (
Net Label
). Nato-
miast w systemie wiązek występują cztery
elementy: wiązka (
Signal Harness
), złącze
wiązki (
Harness Connector
), wejście wiązki
(
Harness Entry
) oraz plik de
fi
nicji wiązki
(
Harness De
fi
nition File
).
Za pomocą magistral i wiązek wykona-
my teraz połączenia elektryczne na wcze-
śniej utworzonym schemacie. Zaczniemy od
połączenia katod diod LED do portów eks-
pandera PCF8574A. W pierwszej kolejności
należy utworzyć na schemacie magistralę
wybierając
Place -> Bus
i prowadzimy ma-
gistralę w pobliżu wspomnianych wypro-
wadzeń elementów (
rysunek
62
). Następnie
wybieramy
Place -> Bus Entry
i wstawiamy
wejścia magistrali, tak aby jeden ich koniec
(ten prowadzony przy kursorze) znajdował
się na magistrali, a drugi znajdował się na
wprost pinów elementów. Należy teraz połą-
czyć wejścia magistrali z wyprowadzeniami
portu układu U1 oraz katodami diod LED za
pomocą narzędzia
Place ->
Wire
. Kolejnym
krokiem jest dodanie odpowiednich etykiet,
tak aby pin P0 łączył się z diodą D1, P1 z D2
itd. Na koniec musimy dodać jeszcze jedną
etykietę opisującą magistralę. W tym celu
w oknie edycji etykiety wpisujemy ciąg zna-
ków
D[1..8]
i umieszczamy etykietę bezpo-
średnio na magistrali. Opis ten oznacza, że
Rysunek 66. Umieszczenie wiązki na sche-
macie po stronie złącza
W tym celu na samym dole listy właści-
wości klikamy obok etykiety
Add User Pa-
rameters
i podajemy wartość
0.5W
oraz
potwierdzamy klawiszem Enter. W nowo
otwartym okienku wpisujemy nazwę para-
metru –
Power
i klikamy przycisk
OK
. Nowy
parametr został dodany, jednak nie jest
on widoczny. Aby go wyświetlić, klikamy
w panelu Inspektora na nazwę parametru
Power
. Jak widzimy, wygląd panelu zmienił
się (
rysunek
60
). Odznaczamy pole o na-
zwie
Hide
, teraz wartość nowego parametru
jest widoczna na schemacie. Zamykamy pa-
nel
SCH Inspector
. Aby usunąć maskowanie
pozostałych elementów klikamy na przy-
cisk
Clear
znajdujący się w prawym dolnym
rogu okna Altium Designera. Schemat po
przeprowadzonych operacjach wyglądać
podobnie do zaprezentowanego na
rysun-
ku
61
.
Rysunek 67. Gotowy schemat z wiązkami
Zarządzanie warstwami
w edytorze PCB
Korzystając z edytora obwodów dru-
kowanych mamy do czynienia z wieloma
warstwami. Wyróżnia się warstwy elektrycz-
ne, mechaniczne i specjalne. Warstwy elek-
tryczne, jak sama nazwa wskazuje, służą do
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 1/2011
81
KURS
tworzenia połączeń elektrycznych pomiędzy
elementami. W programie Altium Designer
można utworzyć maksymalnie 32 warstwy
sygnałowe i 16 warstw płaszczyzn miedzi.
W praktyce bardzo rzadko wykorzystuje
się więcej niż dwie warstwy elektryczne
o nazwach
Top Layer
oraz
Bottom Layer
. Za
pomocą warstw mechanicznych de
fi
niuje
się obrys projektowanej płytki drukowanej,
nanosi wymiary, opisy produkcyjne itp. Na
potrzeby niniejszego kursu wykorzystuje-
my dwie warstwy mechaniczne o nazwach
Mechanical 1
oraz
Mechanical 13
. Pierwsza
z nich zawiera informacje o obrysie płytek
oraz położeniu elementów na płytce. Druga
zawiera informacje o wymiarach elemen-
tów oraz modele elementów. Do warstw
specjalnych należą
Top Overlay
oraz
Bottom
Overlay
– są to warstwy opisowe, na których
umieszcza się desygnatory elementów oraz
ich obrysy pomocne przy montażu. Innymi
warstwami specjalnymi są
Top Paste
,
Bottom
Paste
(zawierają informacje, gdzie ma być
naniesiona pasta lutownicza),
Top Solder
,
Bottom Solder
(informuje, w których miej-
scach ma nie być soldermaski), D
rill Guide
,
D
rill Drawing
(warstwy wierceń),
Multi-Lay-
er
(wielowarstwowe punkty lutownicze oraz
przelotki),
Keep-Out Layer
(informacja o ob-
szarach zabronionych).
Do utworzonej właśnie płytki drukowa-
nej dodamy dwie płaszczyzny zasilające.
W tym celu skorzystamy z menedżera stosu
warstw. Wybieramy
Design -> Layer Stack
Manager
. Aby dodać płaszczyznę zasilania
należy kliknąć na przycisk
Add Plane
. Wyko-
nujemy tę czynność dwukrotnie. Klikamy te-
raz dwukrotnie na nazwie warstwy
Internal-
Plane1
, a w otwartym oknie
w polu
Net name
wskazuje-
my
VCC
. Podobnie postępu-
jemy z warstwą
InternalPla-
ne2
, wskazując połączenie
o nazwie
GND
. Ustawmy
jeszcze grubość rdzeni
(
Core
) na
0.5mm
. Ostatecz-
nie zmiany powinny wyglą-
dać jak na
rysunku
68
. Za-
mykamy okno klikając przy-
cisk OK. Widzimy teraz, że
na pasku przedstawiającym
warstwy pojawiły się dwie
nowe. Poprowadźmy teraz
połączenia za pomocą auto-
routera (
Auto Router -> All
).
Przełączmy się teraz
w tryb widoku 3D, a następ-
nie wciskając klawisz L na
klawiaturze uruchamiamy
okno
View Con
fi
gurations
.
Przesuwamy teraz suwak
przy etykiecie
Board Thick-
ness
do wartości ok. 40x
i odznaczamy pole przy
etykiecie
Core
. Teraz może-
my wyraźnie obejrzeć po-
prowadzone połączenia na
poszczególnych warstwach
oraz przelotki pomiędzy
nimi (
rysunek
69
).
Rysunek 68. Okno menedżera warstw projektu płytki
drukowanej
Rysunek 69. Trójwymiarowy widok projektu płytki druko-
wanej
ważnym narzędziem do pracy z projektami
wieloarkuszowymi, które to będą tematem
kolejnej części kursu obsługi programu Al-
tium Designer.
W kolejnej części
W tym odcinku kursu zaprezentowałem
sposoby edycji schematów usprawniające
działania projektowe, a także metody gru-
powania połączeń elektrycznych, będące
Kamil Pawliczak
kamil.pawliczak@gmail.com
R
E
K
L
A
M
A
82
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 1/2011
[ Pobierz całość w formacie PDF ]