Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ПЕЧАТНЫЕ ПЛАТЫ: САПР
ВЫБОР САПР ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
Юрий Потапов
В статье рассматриваются достоинства и недостатки различных средств проектирования печатных плат, обосновывается выбор программы Protel DXP, как основного средства разработки.
Кажущаяся па первый взгляд простой задача выбора инструментария проектирования печатных плат на практике на практике оказывается гораздо более сложной и требует тщательного анализа не столько функциональности, сколько его стоимости и эффективности,
Системы проектирования печатных плат можно условно разделить на три категории:
«Легкие». Программы этой категории ориентированы на малые
проекты двух или четырехслойных
плат с небольшим числом компонент-
ов. Как правило, здесь присутствует простой редактор схем и програм ма моделирования на базе стандарт ного алгоритма SPICK. Редактор плат содержит базовый набор функ ций ручного размещения компонентов и трассировки проводников.
Средства автоматической трассировки или отсутствуют вовсе, или являются крайне неэффективными из-за
используемых сеточных алгоритмов.
«Средние». Системы из этой
категории позволяют проектировать
платы с гораздо большим числом
элементов. Описания таких проектов, как правило, состоят из нескольких листов и могут иметь слож ную иерархическую структуру.
Программа моделирования также ба зируется на алгоритме SPICE, по
позволяет анализировать достаточно
сложные смешанные аналого-цифро вые схемы. Редактор печатных плат обеспечивает обработку большого количества слоев и включает средства
автоматического размещения и трас сировки. Средства верификации пе чатной платы включают возможность
проверки DRC (Design Rule Check)
и проведения анализа целостности
сигналов. Имеются инструменты для
обслуживания библиотек компонен тов, а также первичные средства САМ, предназначенные для подготовки проектов к производству.
Рис I Структура системы проектирования Protel DXP
— «Тяжелые». Такие системы про ектирования печатных плат практи чески не имеют ограничений по числу слоев и компонентов. Система ввода проектов, как правило, построена таким образом, чтобы обеспечить связь в единое целое отдельных частей, описанных самыми различными мето дами, причем акцент смещается в сто рону текстовых описаний па языках IIDL. Управление библиотеками построено таким образом, чтобы обеспечить централизованное ведение библиотечных баз данных с доступом к ним по локальной сети или через есть Интернет. Средства моделирова ния позволяют оценить функционирование не только самой схемы (сме шанной аналого-цифровой с примене нием программируемой логики), но и ее топологической реализации. По итогам предтопологического анализа формируются наборы правил и огра ничений, которые автоматически пе редаются в редактор плат и управля ют процессом размещения и трасси ровки. Автотрассировка выполняется с использованием бессеточных алго ритмов, но основная ставка делается на интерактивные инструменты, обес печивающие полуавтоматическую прокладку наиболее критических про водников (дифференциальных пар, шип). В некоторых случаях при трассировке могут использоваться резуль таты моделирования «на лету» иска жений и наводок сигналов и прокладываемых трассах. Верификация закопченной топологии осуществляется с помощью оригинальных методик, позволяющих оценить распространение помех не только в сигнальных слоях, но п в слоях питания и зазем ления. Средства САМ включают мощные инструменты для проверки и оптимизации топологии с точки зрения интересов производства, а также элементы системы электронного уп равления предприятием и планирова ния материальных ресурсов.
Приведенному выше разбиению продуктов по функциональности можно поставить в соответствие ана логичное разбиение на категории по стоимости. Стоимость «легких» прог рамм для проектирования печатных плат составляет около тысячи долларов. Эти программы разработаны, как правило, небольшими фирмами или университетами и ориентирова ны на студентов, частных лиц и ма лые предприятия. В категорию «средних» входят продукты стои мостью до десяти тысяч долларов, выше идут «тяжелые» САПР.
Судьба продуктов всех указанных выше категорий в России весьма оригинальна. На российском рынке поч ти не представлены программы из первой категории. Это связано с ши роким распространением среди част ных лиц и студентов практически бесплатных пиратских копий более дорогих «средних» систем проектиро вания. Для подавляющего большин ства предприятий, использующих САПР из второй категории, это даже
ПЕЧАТНЫЕ ПЛАТЫ: САПР
Структура системы проектирования P-CAD 2002
на руку, так как пришедших к ним молодых специалистов не приходится переучивать. В редких случаях, наи более передовые предприятия внедряют у себя «тяжелые» системы, при чем, как правило, это делается под давлением западных или восточных партнеров, имеющих законченный производственный цикл.
Таким образом, подавляющий сегмент рынка составляют продукты «среднего» уровня, Причем, как бы ло показано выше, слово «средний» здесь не звучит оскорбительно, а лишь характеризует разумное соот ношение цена/функциональность. Наиболее распространенными здесь являются пакеты P-CAD и Protеl компании Altium, а также система OrCAD фирмы Cadence. С перехо дом под крыло именитого бренда последний из них из весьма демокра тичного Design Lab превратился в не оправданно дорогой придаток более мощной системы проектирования РСВ Design Studio. Облегченная же серия OrCAD Unison, сопоставимая по стоимости с продуктами P-CAD и Protel, проигрывает этим пакетам в функциональности и не выдерживает никакой конкуренции.
Итак, в настоящее время на рос сийском рынке реально конкурируют только современные версии двух ос тавшихся продуктов P-CAD 2002 и Protel DXP. Причем парадоксаль ность ситуации заключается в том, что оба этих продукта производятся одной и той же австралийской фир мой Altium. Ранее эта компания носила название Protel Limited и выпуска ла одноименный продукт, очень
популярный в странах Европы и Юго- Вос точной Азии. В начале 2000 года эта компания решила реализовать свои планы по завоеванию американского рынка «средних» САПР, где лидиро вали системы PADS и ACCEL EDA. После поглощения фирмы ACCEL Technologies компании Protel получи ла в свое распоряжение квалифицированную группу разработчиков в Сан-Диего и отлаженную сеть распро странения.
Далее был сделан ряд умелых маркетинговых ходов. Продукт ACCEL EDA (ранее Tango) был переименован в P-CAD 2000. чем привлек внимание пользователей старых версий системы P-CAD Master Designer, хотя не имел с ним ничего общего кроме черного экрана редактора. Сама компания Protel сменила название на Altium, чтобы по ассоциации не демонстри ровать предпочтение одноименному продукту» (цитата из официального пресс-релиза по этому поводу). Обновленная компания отказалась от ус луг третьих фирм и внедрила в систе му P-CAD собственные разработки, хороню зарекомендовавшие себя и продукте Protel 99 SE: бессточный автотрассировщик Shape Based Router и программу моделирования Mixed-Signal Simulator на базе алгоритма Spice 3f5. Чуть позже в обе системы P-CAD и Protel была добавлена прог рамма подготовки фотошаблонов плат к производству CAMtastic.
Про систему P-CAD за последнее время написано достаточно, поэтому в данной статье мы рассмотрим основные возможности системы Protel DXP.
Основу системы Protel DXP составляет программная оболочка Design Explorer, которая интегриру ет в себе различные модули, выпол няющие определенные функции про ектирования, например, редактор принципиальных схем, редактор пе чатных плат, автотрассировщик, программу моделирования, интер фейсы импорта и экспорта, САМ средства (см. рис.1). Среда Design Explorer представляет собой пол ностью 32-разрядное приложение, предназначенное для работы под уп равлением операционных систем Windows 2000, ХР, и использующее технологию клиент-сервер.
Одной из самых важных частей системы Protel DXP является прог рамма ввода проектов nVisage, которую нельзя отождествлять с обыч ным редактором принципиальных 'схем. На самом деле редактор схем является лишь составной частью этой программы наряду с редактором библиотек символов, текстовым редактором списков соединений и описаний на языке VIIDL, програм мой смей i а иного аналогово-цифрового моделирования, синтеза логики для ПЛИС и др.
В отличие от системы P-CAD (см. рис. 2), ввод проекта в котором огра ничивается лишь вводом схем (пусть даже многолистовых), система Protel DXP изначально предназначена для построения проекта изделия сверху вниз: аппарат — блок — сублок — мо дуль — ячейка — плата — компонент (ПЛИС). Проект Protel DXP пред ставляет собой специальный служеб ный файл, содержащий ссылки на отдельные документы и обеспечива ющий доступ к ним в рамках среды проектирования Design Explorer. От дельные документы проекта могут храниться па жестком диске компью тера или на соседних машинах в рам ках локальной вычислительной сети, причем допускается множественный доступ к одним и тем же файлам, и использование одного документа в разных проектах, что обеспечивает уникальные возможности групповой соразработки. Отметим, что проекты бывают четырех типов: проекты печатных плат (РСВ), программируе мой логики (FPGA), V1IDL описа ния (Embedded) и интегрированные библиотеки компонентов (Integrated Library).
В редакторе принципиальных схем применяется несколько видов иерархии, причем один из них ранее
применялся только в «тяжелых» САПР для построения многоканальных проектов. Подобные функции дают возможность пользователям из бавиться от необходимости копиро вать подчиненные листы по числу одинаковых каналов. Достаточно на рисовать схему канала один раз и правильно связать ее с вышестоящим листом (см. рис. 3). При моделиро вании или передаче проекта в редак тор печатных плат система автомати чески размножит описанные каналы, присвоит компонентам уникальные позиционные обозначения и добавит необходимые связи. Многоканальная структура проекта сохранится и в ре дакторе печатных плат: все компо ненты определенного канала будут автоматически привязаны к так на зываемой «комнате» размещения (Room), что облегчит их последующее размещение и трассировку свя зей, благодаря уникальной функции Copy Room Format,
Редактор схем Protel DXP имеет дискретность 0,01 дюйма, что составляет о коло 0,25 мм. Так как для оформления схем согласно требова ниям ЕСКД достаточно точности 0,5 мм, то рекомендуется рисовать схемы и уменьшенном масштабе, что дает возможность, no-первых, без проблем использовать У ГО (условные графические обозначения) мик росхем из фирменных библиотек, имеющих шаг между выводами 10 дискретов, а во-вторых, почти вдвое увеличить максимальный размер листа схемы. Таким образом, про цесс создания схемы при правильном назначении размеров сеток не будет ничем отличаться от прорисовки схемы на миллиметровой чертежной бу маге, а гибкая система настройки пе чати даст возможность вывести ее на печать в нужном масштабе.
Редактор символов элементов яв ляется не автономным приложением, как в РCAD, а составной частью ре дактора схем. Этим обеспечивается его простота в работе, а также воз можность «на лету» редактировать имеющиеся библиотеки. Система Protel DXP имеет очень удобную функцию, позволяющую извлекать информацию о компонентах из про екта и формировать па ее основе собственные библиотеки. Данная функция особенно полезна при рабо те с проектами, полученными от дру гих разработчиков, использующих собственные библиотеки компонен тов. Например, редактирование схемы,
разработанной по западным стандартам с целью приведения ее в соответствие требованиям ГОСТ, займет времени на порядок меньше, чем в Р-САD 2002 (см. рис. 4).
Как мы уже упоминали, в состав системы Protel DXP входит программа моделирования, которая позволя ет производить точное, реалистичное моделирование аналоговых, цифро вых и смешанных схем. Результаты компьютерного анализа, как прави ло, идентичны результатам, получае мым при макетировании, а смоделированное поведение устройств в точ ности повторяет функционирование реального изделия. Модели цифро вых интегральных схем имеют заде ржку распространения, времена установки и удержания, учитываются нагрузки на всех выводах устройств, то есть в расчете учитываются почти все реальные параметры. Для раз ностороннего тестирования и анали за схемы пользователю предоставля ется широкий выбор вариантов моделирования.
Программа моделирования ис пользует расширенную версию паке та Berkeley SPICE315 Xspice, кото рая позволяет точно моделировать любую комбинацию из аналоговых и цифровых устройств, что стало воз можным благодаря использованию точных управляемых событиями по веденческих моделей цифровых уст ройств, включая ТТЛ и КМОП логи ку. Программа выполняет истинное моделирование смешанных сигналов, это означает, что могут анализиро ваться как цифровые, так и аналого вые устройства (см. рис. 5). Однако, учитывая сложность современных цифровых устройств, практически невозможно моделировать их, ис пользуя стандартные (не управляе мые событиями) команды SPICE. По этой причине в программу моделирования включен специальный язык описания, который позволяет, при использовании расширенной версии XSP1CE (поддерживающей управле ние событиями), моделировать циф ровые устройства. Цифровые уст ройства, включенные в библиотеки моделей, описаны с помощью патен тованного языка Digital Sim Code, специально разработанного для ис пользования с программой модели рования пакета Protel DXP.
Кроме описанных возможностей система Protel DXP позволяет моделировать и синтезировать устрой ства, описанные на языке VHDI,.
Рис. 3. Пример построения многоканальной схемы в Protel DXP
Рис. 4. Пример схемы, оформленной согласно ГОСТ
Рис. 5. Моделирование частотных характеристик фильтра нижних частот
Программа моделирования поддер живает модели от таких производителей, как Motorola, Texas Instruments и др., которые создают модели для обеспечения максимальной
ПЕЧАТНЫЕ ПЛАТЫ: САПР
совместимости с аналоговым мо делированием. Система дает возмож ность использовать эти модели не посредственно, без дополнительной адаптации. Кроме этого программа моделирования включает в себя пол ный набор библиотек, находящийся в базе данных программного обеспечения. Каждый элемент этих библи отек готов к использованию. При размещении элемента на листе прин ципиальной схемы происходит автоматическое установление связи с со ответствующей моделью.
Компании Altium занимается пос тоянным созданием новых и обнов лением уже имеющихся библиотек. Положительным является тот факт, что самую свежую версию библиотек всегда можно найти по адресу www.Protel.com. Программа модели рования не имеет ограничений при моделировании аналоговых устройств на схемотехническом уровне, при моделировании цифровых уст ройств па уровне вентилей или текстовых описаний па V1IDL.
Protel DXP поддерживает большое количество типов анализа, вклю чающих частотный анализ в режиме малого сигнала, анализ переходных процессов, анализ шумов, а также анализ передаточных функций. Кроме вышеперечисленных базовых методов анализа, также имеется возможность проведения статистическо го анализа методом Monte-Carlo, анализа с изменением значений пара метров и температуры, а также ана лиза Фурье, Система имеет возможность математической обработки рас считанных сигналов, то есть их сложения, вычитания, применения к ним различных математических функций. Полученные таким обра зом новые зависимости могут быть отображены в специальном окне, как
Рис. 6. Настройка стратегии трассировки в Protel DXP
и любые другие сигналы. Программа моделирования Protel DXP содержит модели источников сигналов имеющих линейные и нелинейные зависи мости. Они предназначены для построения эквивалентных схем раз личных устройств, рассматриваемых как «черный ящик».
Говоря о моделировании в систе ме P-CAD 2002, следует отметить, что здесь для моделирования ис пользуется усеченная версия прог раммы Protel DXP, в которую схема, нарисованная в редакторе P-CAD Schematic передастся только в виде текстового списка соединении.
Другой важной составной частью системы Protel DXP является редак тор печатных плат, который одина ково хорошо работает как с метри ческой, так и с дюймовой системой мер, причем заложенная точность на два порядка выше, чем в системе P-CAD. Переключение системы еди ниц Может быть выполнено в любой момент работы над проектом с по мощью горячей клавиши Q. Более того, Protel DXP имеет ряд специ альных функций, упрощающих рабо ту с компонентами, имеющими раз ный шаг между выводами, в том числе и в разных системах единиц. В других системах проектирования, как правило, проблемы начинаются, если па одной плате используются топологические посадочные места с метрическим и дюймовым шагом вы водов. Редактор печатных плат системы Protel DXP .полностью лишен этого недостатка, так как имеет так называемую электрическую сетку Electrical Grid, задающую некото рую окрестность вокруг электрического объекта (конца проводника, контактной площадки, переходного отверстия), попадая в которую ука затель мыши притягивается точно к его центру независимо от установок сетки Snap Grid. Это существенно упрощает работу с разнородными компонентами.
Всего в редакторе печатных плат системы Protel DXP предусмотрено три типа слоев: электрические, меха нические и специальные. Всего па плате может быть до 42 сигнальных слоев и до 16 внутренних слоен пи тан и я и заземления. Их настройка осуществляется в диалоговом окне Layer Stack Manager. Для размеще ния различной вспомогательной ин формации (размеры, таблицы, служебные метки и надписи) использу ются механические слои, которых может быть не более 16. Их содер жимое может быть выведено в Gerher файлы наряду с информацией из электрических слоев. Специ альная функция назначения пар механических слоев позволяет разме щать па них контуры компонентов, используемые при генерации видов различных сторон платы для сбороч ного чертежа. Специальные слои ис пользуются для размещения служеб ной информации, например, надписей, различных масок, Границ областей трассировки и т.д.
Как и в редакторе схем, п редак торе плат имеется несколько режимов и подрежимов прорисовки проводни ков, но здесь их больше, так как име ется возможность прорисовки дуг. Имеются режимы рисования: под уг лом -15 градусов, под углом 45 граду сов с дугой, ортогонального, ортого нального с дугой и под произволь ным углом.
Процесс работы в редакторе пе чатных плат системы Protel DXP регламентируется не столько сеткой, сколько набором правил проектиро вания, четко оговаривающих все аспекты размещения проводников и компонентов. Все автоматические операции (авторазмещение, автотрассировка) производятся в строгом со ответствии с этими правилами. Выполняемые вручную операции (на пример, интерактивная трассировка или перемещение проводников) контролируются постоянно, поэтому любое неверные действие мгновенно отображается как нарушение. Такой подход дает возможность разработчику максимально сконцентриро ваться па проекте.
Все правила проектирования, учитываемые в редакторе печатных плат, сгруппированы в 10 категорий. Представленные в одной категории правила отличаются по типу, причем пет никаких ограничений на использование файлов одного типа к раз личным областям действия, напри мер, всей плате, «комнатам» (Room), классам цепей или отдельным цепям. Приоритет правил определяется их положением списке, которое опреде ляется вручную при их создании. Такая система задает четкие логические критерии управления автоматическо го или полуавтоматического проекти рования плат.
Система Protel DXP имеет мощ ные средства автоматического и интерактивного размещения компонентов. Здесь имеются две встроенные
Рис 7 Различные режимы интерактивной трассировки в Protel DXP: расталкивание препятствий (а), контроль DRC «на лету» (б)
программы авторазмещеия компонентов ("luster Placer ir Statistical Phicer, что существенным образом отличает ее от Р CAD 2002, в котором таких средств нет вообще. Прог рамма Cluster Placer рекомендуется для работы с платами с числом ком понентов не более 100 и хорошо уп равляется набором соответствующих правил проектирования, регламенти рующих зазоры между компонента ми, разрешенные слои, ориентацию, высоту и группировку. Вторая прог рамма автоматического размещения Statistical Placer предназначена для обработки плат с большим числом компонентов (свыше ста). Она рабо тает по принципиально другим алго ритмам и не учитывает никакие из выше перечисленных правил проек тирования. Главным критерием правильного размещения компонентов Здесь считается равномерное распре деление компонентов на плате при оптимальной плотности связей.
По, в общем случае, обе программы могут рекомендоваться только как вспомогательный инструмент при интерактивном размещении, ког да час MI компонентов предваритель но размещается вручную и блокируется. Традиционно считается, что ав томатическое размещение с помощью большинства программ выполняется некорректно. Однако в большинстве случаев в том виноваты сами пользователи, которые уделяют недоста точное внимание подготовительному этапу. Чем хуже пользователь опи сывает критерии, которые должны использоваться в работе программы расстановки, тем худший будет полу чен результат.
Однако главное назначение любо го редактора печатных плат - это трассировка проводников на сиг
нальных слоях платы, соединяющих выводы компонентов согласно спис ку соединений. Система Protel DXP предлагает пользователю достаточный набор инструментов, позволяю щих выполнять трассировку печат ных плат, как в автоматическом, так н полуавтоматическом (интерактив ном) режимах. Protel DXP позволя ет прокладывать сегменты проводни ков непосредственно из центров электрических объектов (контактных площадок, переходных отверстии) или концов существующих провод ников без привязки к сетке Snap Cirid, чем снимает любые ограниче ния н неудобства, связанные с ис пользованием топологических поса дочных мест, созданных в разных системах измерения.
Для системы Protel DXP компа ния Alt him разработала современ ный трассировщик, именуемый Situs, который является модифицированной версией использованного в пакете Protel 99 Sli модуля Shape Based Router. В программе Sit us впервые применен топологи ческий алгоритм, чем был брошен вызов ближайшему конкуренту -программе SPECCTRA компании Cadence. Новый автотрассировщик имеет возможность настройки стра тегии трассировки посредством задания последовательности выполнения специальных процедур, например, веерного размещения стрингеров у SMD компонентов, разрыва и разд вигания уже имеющихся проводни ков, спрямления, чистки и т.д. (см. рис. 6). Процесс трассировки платы управляется сложными наборами правил проектирования, регламентирующих:
— зазоры между проводниками на разных слоях платы;
- их ширины или импедансы;
- типы переходных отверстий,
способ соединения их и контактных
площадок с полигонами и внутренними слоями питания и заземления;
- приоритетное направление па слое и многое другое.
Все это в итоге позволяет полу чить топологию печатной платы очень похожую, на результат работы живого человека, по избежать досад ных ошибок по вине «человеческого фактора»,
Заметим, что па текущий момент в P-CAD 2002 встроен трассировщик Shape-Based Router, который являл ся штатным средством в предыдущей версии Protel. В отличие от Protel 99 SE, в котором Shape Based Router был целиком интегрирован в редак тор печатных плат, управлялся сложным набором правил проектиро вания и очень хорошо зарекомендо вал себя, в P-CAD 2002 интеграция прошла не совсем гладко из-за раз личных идеологий программ. В итоге, получилось так, что часть «пикадовских» правил проектирования при передаче n Shape-Based Router теряется, и часть «протеловских» возможностей последнего вообще ни как не используется,
В Protel DXP не менее важную роль автотрассировщик играет в ка честве вспомогательного инструмента при интерактивной разводке про водников. Автотрассировщик как бы «присматривает» за действиями разработчика: спрямляет и раздвигает проводники, убирает замкнутые пет ли, «вспахивает» полигоны, заменяет или удаляет переходные отверстия и т.д. (см. рис. 7.) Более того, он осуществляет непрерывный контроль правил проектирования DRC. в результате чего система просто не позволяет пользователю выполнить не правильное действие. Однако, в ходе такой поверки, называемой on-line DRC". проверяются далеко не все правила проектирования, которые могут быть учтены при так называе мой пакетной проверке DRC.
Наличие функции интерактивного контроля DRC является главным отличием системы Protel DXP от P-CAD 2002, где возможную ошибку можно будет выявить только в ходе пакет ной проверки DRC. Более того, при прокладке проводников здесь нет не обходимости обращать внимание на настройку сеток: наличие электрической сетки позволяет прокладывать проводники по оптимальному пути
ПЕЧАТНЫЕ ПЛАТЫ: САПР
Рис 8 Импорт в Protel DXP трехмерной модели компонента, разработанной в системе SoiidWorks
из центра одного электрического объекта в центр другого в соответствии с выбранным режимом рисова ния. При необходимости включится режим расталкивания препятствий, при котором мешающий проводник будет автоматически отодвигаться по мере прокладки проводника. Новое положение мешающего проводника определяется правилами проектиро вания, регламентирующими зазоры, и никак не привязывается к сетке, в отличие от P-CAD 2002, где непра вильная настройка сеток сделает невозможной полуавтоматическую прокладку проводника по очевидному пути даже при отсутствии нару шений зазоров.
Очень интересной функцией сис темы Protel DXP является возмож ность просмотра трехмерного вида проектируемой платы по технологии OpenGL. Разработчик может наблю дать реальный вид платы с компо нентами, отключат I» отображение компонентов или участков металли зации и тем самым наблюдать вид платы па промежуточных этапах из готовления. Выключение текстур за ливки объектов позволяет просмат ривать многослойную структуру пла ты на просвет, как на рентгеновском снимке. По требованию пользовате лю может быть поставлен дополни тельный модуль, предлагающий рас ширенный набор функций трехмер ного просмотра: импорт трехмерных моделей, созданных и различных ме ханических САПР, контроль на уровне DRC превышения компонен тами максимально допустимой для данной «комнаты» высоты, нагляд ного отображения выявленных нару шений, вывод трехмерного проекта платы в виде твердотельной модели для механических САПР, например,
Рис. 9. Настройка анализа целостности сигналов на уровне DRC
SolidWorks, SolidEdge, ProEngineer, AutoCAD (см. рис. 8).
В редакторе печатных плат имеются традиционные возможности им порта и экспорта файлов в стандарт ных плоских форматах DWG или DXF, что позволяет добавлять па чертеж заранее заготовленные эле менты оформления или контур печат ной платы и передавать проект в механические САПР для дальнейшего оформления. В отличие от других по добных систем проектирования элек тронных устройств система Protel DXP позволяет крайне просто изменять положение обозначения разме ров, что крайне важно для соблюде ния требований ГОСТ. Помимо ука зания линейных размеров в редакторе печатных плат Можно проставить размер диаметра, радиу са, линейные размеры от опорной точки, координатные метки, угловые размеры. Все размеры являются объектно-связанными, что означает, что при изменении, например, диаметра окружности обозначение ее диаметра будет меняться автоматически.
Система Protel DXP предоставля ет пользователю широкий набор средств генерации различных отче топ, от обычных сообщений, содер жащих статистическую информацию, до сложных таблиц и перечней ис пользуемых материалов (BOM, Bill of Material), отчетов об иерархиче ской структуре проекта (Report Project Hierarchy) и файлов перекрестных ссылок (Component Cross Reference). Кроме того, в сложных проектах, содержащих несколько РСВ документов, отчеты могут быть сформированы как для отдельных плат, так и для проекта целиком.
Сложность современных печат ных плат постоянно повышается,
а значит, появляется необходимость анализа их поведения с учетом осо бенностей реальной топологии. Сис тема Protel DXP имеет модули пред и посттопологического анализа цело стности сигналов, позволяющие оце нить искажения сигналов, а также взаимные наводки в проводниках разрабатываемой платы.
Модуль предтопологического анализа дает возможность систем ным инженерам и разработчикам плат пронести оценку проекта еще на этапе разработки его схемы. Программа позволяет рассчитать основные параметры системы, смоде лировать возможное се поведение при воздействии критических сигна лов, оценить устойчивость проекта и выработать набор рекомендаций, в дальнейшем оформленных разработ чиком в виде топологических директив, которые при передаче па плату будут автоматически преобразованы в соответствующие наборы правил проектирования.
Что касается посттопологического анализа, то аналогичные модули имеются почти во всех системах проектирования печатных плат, но в системе Protel DXP on интегрирован непосредственно в редактор плат и позволяет выполнять первичный ана лиз на уровне DRC. Данная функ ция отсутствует в стандартном набо ре инструментов всех остальных сис тем проектирования печатных плат «среднего» уровня. Критерии оценки качества сигналов задаются специ альными правилами проектирования из категории Signal Integrity (см. рис. 9). При пакетной проверке за пускается система моделирования сигналов в проводниках платы и, ее ли паразитный сигнал превышает оп ределенный уровень, генерируется и заносится в отчет информация о на рушении. В дальнейшем выявленное нарушение служит подсказкой при более подробном анализе электро магнитной совместимости. В системе Р C.AD 2002 такая возможность отсу тствует, существенно усложняет процесс поиска цепей с нарушениями требований по анализу целостности, поскольку разработчику приходится полагаться на свой опыт и знания для проверки всех возможных вари антов вручную, что не позволяет го ворить об экономии времени проектирования и получения высокой дос товерности анализа.
В модуле анализа целостности сиг налов псе сегменты проводников на
ПЕЧАТНЫЕ ПЛАТЫ: САПР
Рис 10. Подготовка фотошаблонов в модуле CAMtastk
печатных платах представляются в виде отрезков линий передачи, после чего выполняется расчет переходных процессов при воздействии па них импульсных сигналов. При этом про хождение сигналов через ИС не моделируется, они заменяются IBIS моде лями (Input/Output Buffer Infor mation Specification). Дискретные компоненты заменяются соответству ющими SPICE моделями. Помимо расчета формы сигнала в каждом узле проводника здесь выполняется анализ перекрестных искажений (вза имных наводок). Особенностью дан ного модуля является то, что здесь не учитываются физические эффекты, связанные с распределением токов в проводниках земли и питания. Эти цени считаются идеальными.
Все внесенные на плату изменения могут быть переданы обратно в редактор схем. Целостность проекта контролируется посредством крайне оригинального механизма синхронизации проекта, ключевым элементом которого является специальный мо дуль программы — компаратор. При необходимости может быть сгенери рован традиционный отчет о внесен ных изменениях (КСО).
Готовый проект печатной платы в виде наборов Gerber и NC Drill фай лов передается в специальный мо дуль CAMtastic, где осуществляется первичная подготовка производства. Здесь имеется возможность проверки
специальных правил DFM (Design for Manufacturing) и Dl-T' (Design for Fabrication), редактирования топологий, генерации управляющих файлов для аппаратуры электроконтроля и монтажа компонентов (см. рис. 10). Заметим, что сейчас в комплекте с программой P-CAD поставляется этот же модуль из системы Protel DXP.
Пользовательский интерфейс сис темы Protel DXP прост и интуитивен, что позволяет научиться эффективно работать с программой менее чем за две педели. Программа имеет набор документации па русском языке, раз работаны специальные методические указания для начинающих. Базовая программа обучения рассчитана па три дня и позволяет пользователям выработать правильные навыки рабо ты в этой системе.
Интерфейс программы может быть настроен согласно требованиям конкретного пользователя. Возмож на перенастройка внешнего вида программы, «горячих» клавиш, а меню команд может быть переведено на русский язык. Помимо возмож ностей настройки пользовательского интерфейса в системе Protel DXP имеется возможность написания, отладки и выполнения макросов па специальном языке Client Basic ана логичном языку Visual Basic for Application (VBA), используемом в системе Microsoft Office. Здесь име ются все необходимые средства от ладки макросов (введение точек пре рывания, пошаговое выполнение, просмотр переменных), а также та кой важный инструмент как Macro Recorder, предоставляющий возмож ность записать в виде макроса всю последовательность выполняемых в среде проектирования действий. Все действия выполняемые пользовате лем вручную могут быть описаны с помощью макросов и выполнены автоматически, что открывает широкие возможности по автоматизации ру тинных операций процесса создания принципиальных схем и проектиро вания печатных плат.
В случае отсутствия в системе нужных функций пользователю пред лагается специальный набор Software Development Kit, позволяющий создавать собственные вспомогательные модули, которые затем будут прочно интегрированы в единую систему. Благодаря наличию этого модуля пол ностью снимаются какие-либо ограничения на дальнейшее развитие пакета Protel DXP как компанией разработчиком, так и самими пользователями.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Из всего написанного выше можно сделать следующий вывод: если поль зователю требуется система проектиро вания печатных плат «среднего» уров ня, то пакет Protel DXP будет предс тавлять собой идеальное решение, как с точки зрения функциональности, так и стоимости. Причем переход на эту программу со старых версий P-CAD пройдет даже менее болезненно, чем переход па P-CAD 2002. Protel DXP позволит максимально эффективно работать над новыми проектами и сохра нить все старые наработки.
Читатель может задать вопрос: в каких случаях следует ориентиро ваться не на Protel, а на P-CAD 2002? P-CAD 2002 следует приобре тать только в случае, если вы имеете законченный цикл производства на базе любого из продуктов серии ACCEL EDA, а также если вы ориен тируетесь только па разработку пе чатных плат с описанием проектов в виде схем. Если же вы работаете со смешанными описаниями проектов из схем и текстов на VHDL, используе те в своих системах ПЛИС или мик роконтроллеры, обрабатываете высо коскоростные сигналы с крутыми фронтами и, главное, планируете раз вивать свой бизнес в ближайшие как минимум 10 лет, вам следует ориенти роваться на Protel DXP.
I