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
11
PAGE 11
МОДУЛЬ ТОПОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА LAYOUT В MWO
Разработка топологии печатных плат при помощи пакета Microwave Office в значительной степени отличается от разработки топологии с использованием других пакетов. Модуль Layout используется для проектирования топологии СВЧ устройства у управления связью между электрической схемой и топологией. При этом он служит для контроля физической реализуемости проектируемого устройства и для создания конструкторской документации. Каждый элемент в электрической схеме может быть представлен своим топологическим аналогом. Топологическое представление используется, чтобы создать физическое отображение электрического компонента. Так как электрический символ и представление в виде топологии обрабатываются как один и тот же объект (это два представления одной и той же базы данных), любое изменение в электрической схеме немедленно отображается в топологии и наоборот. Жесткая зависимость между электрическим компонентом и топологическим представлением устраняет затраты времени и ошибки при обратном контроле, который обычно требуется, чтобы синхронизировать схему и топологию в других системах анализа электронных схем.
Для получения навыков проектирования СВЧ устройств одновременно с исследованием характеристик и разработкой топологии печатной платы, рассмотрим проектирование малошумящего СВЧ усилителя.
Шаг 1 – Создание нового проекта. Выбрать из меню команд File/New Project, затем выполнить команды File/Save Project As, в открывшемся диалоговом окне ввести имя проекта и нажать кнопку Save.
Шаг 2 – Создание схемы. Топология устройства автоматически создается, когда дается команда для вывода изображения топологии из окна редактирования схемы. Однако прежде мы должны иметь принципиальную схему. Выполнить последовательно команды Project/Add Schematic/New Schematic…. В открывшемся окне Create New Schematic ввести выбранное для схемы имя (Amplifier). Нажать кнопку OK. Далее используя команду Options/Project Options… на закладке Frequency Values открывшегося окна установим частоты расчета (8 – 12 ГГц с шагом 0.2 ГГц), а на закладке Global Units установим единицы измерения в миллиметрах (для этого в группе элементов Length отметить элемент Metric Units и в Length Type установить mm).
Схему усилителя соберем на транзисторе N76038a, который отсутствует в библиотеке. Для того чтобы разместить транзистор в проекте воспользуемся возможностью подключения файлов описывающих радиотехнические элементы через раздел Data Files (закладка менеджера проекта Proj). Для добавления в проект транзистора выделить Data Files, нажать правую клавишу мыши и выбрать команду Import Data File… и в открывшемся окне выбрать файл Program Files/AWR/AWR2002/Examples/Quick Start/N76038a.s2p. Далее кликните закладку Elem внизу окна, чтобы увидеть браузер элементов. Найдите пункт Subcircuits из него вытащите добавленный в проект транзистор. Изменим количество выводов и внешнее изображение элемента. Чтобы добавить земляной вывод к файлу транзистора дважды кликните на транзистор, в открывшемся окне Element Option выберите закладку Ground и на ней радиокнопку Explicit ground node (после закрытия окна появится третий вывод). Для изменения символа элемента так, чтобы видеть, какие узлы соответствуют затвору, истоку и стоку, необходимо перейти на закладку Symbol окна Element Option и там в меню выбрать FET@system.syf, после чего нажать OK.
На сверхвысоких частотах (несколько ГГц и выше) многие элементы радиотехнических устройств (R, L, C и т.д.) выполняются в микрополосковом виде. Так как мы пытаемся спроектировать топологию СВЧ усилителя, тогда все связи между элементами схемы, сопротивления и шлейфы для согласования схемы выполним в микрополосковом виде.
Кликните закладку Elem менеджера проекта, а на ней библиотеку Microstrip. В этой библиотеке хранятся необходимые нам микрополосковые элементы.
В подразделе Lines находятся элементы MLIN, MLEF и MTRACE, соответственно отрезок микрополосковой линии с двумя выводами (например, для соединения двух элементов схемы), с одним выводом (для формирования, например, контактных площадок или короткозамкнутых шлейфов согласующих цепей) и специальный элемент, который позволяет изменять топологию при прочеркивании пути в виде микрополосковой линии (например, для создания скачков ширины и/или изгибов проводника при помощи одного отрезка линии, а не используя сочетание нескольких линий). Эти и другие микрополосковые элементы имеют следующие параметры: W – ширина проводника; L – длина проводника.
В подразделе Junction хранятся элементы MTEE$ и MSTEP$, соответственно разветвление микрополосковых линий и «скачок» ширины проводника (необходим, например, для формирования контактных площадок под пайку безвыводных элементов – емкостей, сопротивлений и т.п.).
Обратите внимание, что элементы, обозначенные $ в конце имени элемента описываются характеристиками порта, к которому они присоединены. Элементы которые имеют «Х» на этом конце создаются из таблицы генерации модели ЕМ (ЕМ раздел в MWO, в котором можно создавать и рассчитывать характеристики любых многослойных структур (например, СВЧ микрополосковых фильтров)). Таким образом, если мы возьмем элемент «MTEREX&», то элемент означает микрополосковое разветвление, основанное на таблице, рассчитанной по ЕМ модели, которая получает свою ширину от портов к которым оно подключено.
И, наконец, необходимый для нашей схемы элемент TFR (тонко пленочный резистор) находится в подразделе components папки Microstrip. В нем RS означает поверхностное удельное сопротивление, а F – частота, при которой измерено это сопротивление.
Используя описанные элементы, соберите схему приведенную ниже. При этом емкость CAP и перемычку между полоском и землей VIA необходимо взять соответственно в библиотеках Lumped Element/Capacitor и Interconnects. Отметим, что для перемычки необходимо задать D – диаметр отверстия; H – толщина подложки; T – толщина проводящего слоя подложки; Rho – удельное сопротивление перемычки, нормированное к золоту. При формировании схемы обратите внимание на номера выводов элемента MTEE$. Вспомните, что различное положение элемента устанавливается при помощи команд «вращения» (Rotete – “Ctrl+R”) и «зеркального отображения» (Flip – “Ctrl+F”) элемента.
При проектировании СВЧ устройств на микрополосковых линиях необходимо также указать параметры подложки, на которой будут размещены все элементы схемы. Для этого на рабочий стол из библиотеки Substrates необходимо поместить элемент MSUB отображающий подложку и задать его параметры (см. рис.): Er – относительная диэлектрическая проницаемость подложки; H, T, Rho – описаны выше; Tand – тангенс диэлектрических потерь; ErNom – номинальная диэлектрическая проницаемость подложки. Более подробную информацию о параметрах используемых в схеме элементов можно найти в ELEMENT HELP программы.
|
Шаг 3 – Цепи согласования усилителя. Для лучшего согласования «собранного» на микрополосках усилителя, работающего на центральной частоте 10 ГГц, в проект добавим две согласующие (по входу и выходу) цепочки, также |
реализованные на микрополосковых отрезках линий передач. Для этого выполняем команды Project/Add Schematic/New Schematic…. В открывшемся окне Create New Schematic введите для входной схемы имя Input Match. Нажать кнопку OK. Далее в созданном окне редактора схемы создать схему представленную на следующем рисунке.
|
Для второй схемы создадим окно редактора схемы с названием Output Match, в котором соберем следующую схему. Для присоединения к созданному выше усилителю цепей согласования создадим |
еще один редактор схемы (Matched Amplifier), в котором разместим усилитель и цепи согласования, представленные в виде четырехполюсников. Т.е. в окне Matched Amplifier необходимо из библиотеки элементов Subcircuits вытащить блоки Amplifier, Input Match, Output Match и соединить, как показано на рисунке.
|
Посмотрим результаты присоединения линий согласования к усилителю. Построим в проекте «прямоугольный» (Rectangular) график (команда Project/Add |
Graph). На него добавим (команда Add Measurement…) четыре кривых – графики коэффициента отражения на входе и выходе согласованного и несогласованного усилителя. Для первой кривой в
|
окне, открывающемся после команды Add Measurement… установить Meas. Type – Port Parameters; Measurement – S; Data Source Name – Amplifier (имя схемы усилителя без цепи согласования); To Port Index и From Port Index выбрать 1. Для второй кривой Meas. Type – Port Parameters; Measurement – S; Data Source Name – Amplifier; To Port Index и From Port Index выбрать 2. Для третьей кривой Meas. Type – Port Parameters; Measurement – S; Data Source Name – Matched Amplifier (имя схемы согласованного |
усилителя); To Port Index и From Port Index выбрать 1. Для четвертой кривой Meas. Type – Port Parameters; Measurement – S; Data Source Name – Matched Amplifier; To Port Index и From Port Index выбрать 2. Как видим, усилитель в районе рабочей полосы стал лучше согласован как по входу, так и по выходу.
Изменяя параметры элементов согласующих цепей (например, во входной и выходной цепях изменить длины разомкнутых шлейфов ID=TL5) можно попытаться достичь более лучших параметров согласования. Можно провести также исследование и других характеристик усилителя, например, найти коэффициент устойчивости, коэффициент усиления и шума усилителя, посчитать его потери и т.п.
Шаг 4 – Редактирование единиц базы данных и размера сетки по умолчанию. Прежде чем переходить к дальнейшей разработке топологии в проекте необходимо установить размеры сетки и так называемые единицы базы данных, определяющие точность топологии. Очень важно, что эти параметры не нужно изменять после того, как они установлены. Изменение единиц может привести к ошибкам округления, что вызовет проблемы в топологическом файле (искажение рисунка топологии). Сетка должна быть больше или равна единице базы данных. Изза того, что размер сетки кратен единице в базе данных, рекомендуется устанавливать размер сетки ровно в 10 раз крупнее, чем единицы в базе данных.
Отредактируем указанные величины, выполнив команду Options/Layout Options…. В открывшемся окне Layout Options на закладке Layout в ячейку Grid spacing внесем 0.0254, а в Database unit size – 0.00254.
Помимо окна установки опций топологии Layout Options, существует еще одно окно установок редактора топологии Layer Setup, вызываемое по команде Options/Drawing Layers…. Окно «управляет» всеми функциями, связанными с рисованием слоев, например, цветами линий, заполнением форм, свойствами 3D отображения и т.п.
Так как у нас нет знаний и навыков выставить все необходимые опции в диалоговом окне Layer Setup, тогда загрузим в проект уже готовые установки. Для этого необходимо открыть закладку Layout в окне просмотра проектов, выделить в верхней части окна пункт Layer Setup, нажать правую клавишу мыши и выбрать команду Import Process Definition…. В открывшемся окне выбрать файл Quick Start.lpf хранящийся в папке C:\Program Files\AWR\ AWR2002\Examples\ Quick Start.
Обратите внимание!!! После того как мы загрузили готовые шаблоны в проекте изменились единицы измерения (вместо выставленных нами mm используется mil), а также изменились единицы баз данных и размеры сетки. Это необходимо помнить при подключении того или иного шаблона в проект! Для продолжения работы верните указанным величинам те значения, которые мы установили выше.
|
Шаг 5 – Установка соответствия топологии ячейки и элемента схемы. Следующим шагом в разработке топологии усилителя, после формирования его схемы, является создание графических представлений компонентов для транзистора N76038a, емкостей CAP, и межслойной перемычки VIA, соединяющей проводники микрополосковой линии с экраном. Т.е. каждому элементу схемы (кроме микрополосковых элементов) необходимо поставить в соответствие изображение (топологическую ячейку) которым элемент будет представлен на плате. Это можно сделать при помощи графического редактора компонентов (самим нарисовать) или при помощи импортирования уже созданных топологических ячеек в форматах GDS или DXF. Для включения в проект библиотеки топологических элементов в формате GDS необходимо перейти на закладку Layout в окне просмотра проектов, установить курсор на раздел Cell Libraries и нажать правую кнопку мыши. В открывшемся меню выбрать Read GDSII Library нажатием левой кнопки мыши, вследствие чего откроется диалоговое окно Открытие файла. В этом окне необходимо открыть библиотеку packages.gds в директории C:\Program Files\AWR\ AWR2002\Examples\Quick Start. После этого библиотека packages будет включена в раздел Cell Libraries, а ее содержание в виде дерева файлов появится в верхней части окна просмотра проектов на вкладке Layout. В менеджере топологии Layout Manager (верхняя часть закладки Layout) |
значки, которые отображены для каждой библиотеки, указывают состояние библиотек. Так означает библиотеки, редактируемые как внешние GDSII файлы; – GDSII библиотеки, которые содержат фотошаблоны в проекте; – библиотека, которая основана на смешанном внешнем GDSII файле; – GDSII библиотека, которая была заблокирована.
Ниже каждой библиотеки приведены топологические ячейки, входящие в библиотеку. При этом каждая ячейка обозначена значком, который указывает состояние ячейки. Ячейки, которые используются в топологии проекта, будут отображены красным прямоугольником и синим прямоугольником. Если ячейка не используется, то эти прямоугольники будут серые. Т.о. означает, что ячейка топологии читается из файла библиотеки. Если вместо F в значке стоит буква М – ячейка топологии модифицируется редактором, а если буква Р – ячейка топологии заносится в проект.
Обратите внимание, после того как мы добавили в проект топологические ячейки все элементы схемы, которые имеют связь с топологическими ячейками, стали розового цвета (откройте редактор схемы с названием Amplifier). Те же элементы схемы, у которых отсутствует такая связь, остались синего цвета, например транзистор.
Далее попробуем создать свою библиотеку, в которой будут храниться только те элементы, которые используются в данном проекте. На закладке Layout выделим Cell Libraries, нажмем правую клавишу мыши и выберем команду New GDSII Library. В открывшемся окне введем имя новой библиотеки (Lab library) и нажмем OK. В созданную библиотеку из добавленной выше библиотеки скопируем три топологические ячейки: ячейку Alpha_212_3 (транзистор), ячейку 50mil via (межслойная перемычка) и ячейку atc_100a_c (безвыводный конденсатор). Для этого в библиотеке топологических ячеек packages выделяем (по очереди) необходимые нам ячейки, нажимаем правую клавишу мыши и выбираем команду Copy Layout Cell…, после чего в открывшемся окне в Library Name выбрать Lab library и нажать ОК. После копирования в созданную библиотеку указанных топологических ячеек опять выделим библиотеку packages, нажимаем правую клавишу мыши и выбрав команду Delete Cell Library удалим ее.
|
Теперь установим соответствие между транзистором и его топологической ячейкой. Для этого необходимо дважды кликнуть по транзистору (N76038a) в схематическом окне Amplifier для вывода диалога Element Option, открыть закладку Layout, выбрать Alpha_212_3_copy в Compatible cells (название топологической ячейки транзистора из созданной нами библиотеки ячеек Lab library) и кликнуть ОК. Повторить описанную процедуру для задания конструктивного |
выполнения емкости CAP и перемычки VIA,соответственно выделив в схематическом окне Amplifier эти элементы, а в окне Element Option выбрав ячейки atc_100a_c и 50mil via.
Шаг 6 – Создание топологической ячейки. После установления соответствия топологии ячеек и элементов схемы усилителя перейдем к такой же процедуре для цепей согласования. Однако для конденсаторов этих цепей создадим свои топологические ячейки.
В окне просмотра проектов открыть вкладку Layout, правой кнопкой нажмите на Lab library и выберите New Layout Cell. В результате будет открыто диалоговое окно Create New Layout Cell. Для корпуса емкости согласующих цепей выберем имя Chip Cap и введем его в окне Enter the name of the cell. Закрыть окно Create New Layout Cell нажатием кнопки OK. После этого будет открыто «графическое окно» для создания чертежа корпуса компонента. На инструментальной панели кликните кнопку Set Grid Snap Multiple (размер сетки в «графическом окне» по которой происходит черчение компонентов) и установите его на 0.5. Далее определим
|
выводы конденсатора. Для этого на вкладке Layout кликните прямоугольную кнопку «Cooper» в левом столбике, чтобы активизировать, как показано на рисунке (не жмите «лампочку», так как это задает только высвечивание слоя для показа). Выберите команду Layout/Rectangle (или на панели инструментов выбрать пиктограмму Rectangle ), сдвиньте курсор в окно рисования. Внизу экрана будут отображаться текущие координаты x и |
y курсора для рисования. Необходимо переместить курсор в точку с координатами x=0 y=0 и нажать левую кнопку мыши. Произойдет фиксация первого угла прямоугольника. Не отпуская кнопку переместить курсор в точку dx=0.2032 dy=0.889 для фиксации второго угла прямоугольника (размеры сторон прямоугольника появятся после фиксации первого его угла возле курсора). Отпустить кнопку мыши. Если неточно поставили размеры, можно выделив появившийся после фиксации двух углов прямоугольник удалить его нажав Delete. Внимание!!! Существует другая возможность точно выставить курсор в необходимой точке и выставить точно размеры контактной площадки. Если первый вывод конденсатора вы уже нарисовали, удалите его. Далее нажмите Rectangle и разместив курсор в окне рисования нажмите Tab. В открывшемся окне необходимо набрать координаты (x=0.0, y=0.0) и нажать ОК (таким образом зафиксируется угол прямоугольника). Еще раз нажмите Tab и введите размеры плеч прямоугольного контакта (dx=0.2032, dy=0.889). После нажатия ОК на экране появится необходимый нам контакт конденсатора. Повторите то же самое для второго контакта (координаты его угла (x=0.71628, y=0.0), а размеры те же (dx=0.2032, dy=0.889)).
Осталось нарисовать корпус самого конденсатора. На закладке Layout кликните прямоугольную кнопку «Footprint» и по аналогии с контактными площадками начертите прямоугольник со следующими параметрами: координаты угла (x=0.1016, y=0.09906), размеры плеч прямоугольника (dx=0.71374, dy=0.69088).
Следующий этап в рисовании ячейки – добавление к ней портов соответствующих узлам электрической связи. Они задаются «фасками» (стыковочными гранями). Направление стыковочной грани используется, чтобы установить, к какой стороне ячеек присоединяется фаска соседнего элемента. Для нанесения стыковочных граней выполните команды Layout/Cell Port. Сдвиньте курсор в окно рисования, нажмите и удерживая клавишу Ctrl подведите к нижнему левому углу прямоугольника нарисованного в слое «Footprint». Когда появится символ квадратика нажмите левую клавишу мыши и не отпуская ее, а также все еще удерживая клавишу Ctrl, довести курсор до верхнего левого угла прямоугольника. При появлении вверху другого символа квадратика отпустите клавишу мыши, а затем клавишу Ctrl. На рисунке появится большая стрелка с цифрой 1 (порт 1). Повторите то же самое для второго порта, но провести курсор теперь необходимо с
|
верхнего правого угла в нижний правый угол прямоугольника нарисованного в слое «Footprint». В итоге получится изображение представленное на рисунке, где стрелки ориентации задают направление соединения со смежной ячейкой. Сохраните проект. При необходимости сохранить библиотеку топологических ячеек |
Откройте закладку Layout окна просмотра проекта, кликните правой клавишей по ярлыку библиотеки и выберите команду Save Cell Library.
|
В заключение рассмотрения шага 6 обратите внимание на состав инструментов черчения как топологии, так и топологических ячеек. Среди них интересные возможности при создании топологии дают инструменты: объединения (Union) и вычитания (Subtraction) выбранных форм (полигонов); сворачивания заполненного полигона в кольцо с шириной, которую определяет пользователь (Make Ring); создания многократных копий формы рисунка задавая число строк, столбцов и разделения для каждого измерения (Array Copy); изменения размеров полигона прибавляя смещение к координатам (x,y) (Re-size); группировки полигонов (Group) и др. В программе также можно нанести на топологию размеры. Для этого используется пиктограмма линейки Layout Ruler (команда Layout/Layout |
|
|
Ruler). Чтобы измерить расстояние между двумя точками, необходимо инициировать линейку и двигать мышь по направлению измерения. Если имеется вершина формы, средняя точка край, пересечение или другая точка притяжения около указателя при установки размеров, то указатель автоматически притянется к этой точке. Чтобы выполнить измерение точно по вертикальной линии, горизонтальной или под углом 45 градусов, удерживайте клавишу Shift при измерении. После нанесения на топологию измерения, скорее всего, понадобится отредактировать параметры нанесенного измерения (размер надписей и расстояние между отсчетами линейки). Для этого выделите на топологии «линейку», нажмите правую клавишу мыши и выберите команду Shape Properties…. В открывшемся окне редактирования параметров необходимо выставить на закладке Font параметры шрифта надписей линейки, на закладке Ruler – параметры отсчетов (Ruler spacing – шаг между отсчетами, Number of precision – число точек после запятой у |
чисел линейки, Tick mark height – ширина засечек линейки, Gap – расстояние, на котором расположится линейка от зафиксированных точек при нанесении измерения). Помимо этого, если нет необходимости наносить измерение на топологию, а необходимо оценить размеры какого-либо элемента топологии или расстояние между объектами топологии можно использовать другую линейку, вызываемую командой Layout/ Measure (пиктограмма Measure ). Принцип измерения тот же.
Создав новую топологическую ячейку откройте редакторы схем входной и выходной цепей и проделав операции описанные в шаге 5 установите связь конденсаторов используемых в этих цепях и созданной топологии ячейки Chip Cap.
|
Шаг 7 – Просмотр и редактирование топологии. Работу с топологией начнем с самых простых схем – согласующих цепочек. Чтобы увидеть топологию откройте редактор схем c «собранной» выходной цепочкой (Output match). Выполните команду Schematic/View Layout или нажмите пиктограмму . Откроется окно графического редактора с топологией входной согласующей цепи показанное на рисунке. Следует заметить, что выводы линий, отмеченные на топологической схеме знаками Х красного цвета, не соприкасаются между собой (хотя и предполагается, что они соединены). Для того, чтобы подключить проводники друг к другу и на топологической схеме, необходимо выделив все топологические ячейки в окне выполнить команды Edit/Snap Together (или нажать пиктограмму на панели инструментов), после чего вся топология |
выходная цепь
входная цепь и усилитель |
примет другой вид. Проделайте то же самое со входной цепочкой согласования усилителя (Input match) и с самим усилителем (Amplifier).
|
Обратите внимание, что все элементы схемы по умолчанию соединились центрами стыковочных граней. Однако зачастую бывают случаи, когда необходимо соединить элементы не по центру , а по верхней или нижней линии , т.е. сделать выравнивание стыковочных граней «сверху» или «снизу». Для этого не топологии необходимо выбелить требуемую топологическую ячейку, нажать правую клавишу мыши и выбрать команду Shape Properties. В открывшемся окне Cell Options на закладке Faces можно выставить необходимый нам вид привязки стыковочных граней ячейки в группе Face Justification элементов диалога. В этом окне также есть несколько опций (группа Multi-layer Drawing) которые используются для конфигурации способа рисования многослойных ячеек при соединении стыковочных граней: «Insied» |
(внутри); «Outside» (вне); «Flush » (скаты); «Air bridge» (воздушная перемычка).
При работе со схемой и топологией также обратите внимание, что связь между ними в программе устанавливается автоматически. Если выделить какой-либо элемент на топологии, то на схеме также выделится этот же элемент (зеленый перечеркнутый квадрат). Действует и обратная связь. Используя это определите, где на топологии находится элемент MTRACE с опознавательным именем ID=X1 (Внимание! Имя ID=X1 элемента MTRACE взято из схемы усилителя приведенной в данном пособии). Так как при помощи этого элемента мы можем создавать повороты, т.е. изменять конфигурацию микрополосковой линии, попробуем уменьшить размеры занимаемые топологией усилителя.
Дважды кликните по выбранному элементу MTRACE на изображении топологии усилителя для активизации синих ромбиков на элементе. Наведите на средний ромбик курсор мыши, чтобы он превратился в символ двойной стрелки. Нажмите на левую клавишу мыши, сдвиньте курсор на приращение dx= - 0.762 (появится возле курсора после того как вы начнете его двигать) и отпустите клавишу. Сделав это мы изогнули «верхнюю» половину элемента MTRACE. Изогнем теперь нижнюю половину, подведя курсор мыши к синему ромбику на середине нижней половины MTRACE, нажав левую клавишу мыши и сделав сдвиг на dx=0.762. Выделив все элементы
|
топологии и нажав пиктограмму получим следующее изображение топологии. Самостоятельно измените конфигурацию элементов MTRACE с опознавательными именами ID=X3 и ID=X4 так, чтобы топология усилителя приняла вид представленный на следующем рисунке. Внимание! Не изменяйте общей длины микрополоска. При этом, для того чтобы добавить к уже существующим изгибам новый изгиб, необходимо удерживая кнопку Ctrl захватить и потянуть ромбик между двумя поворотами. При изменении конфигурации топологических ячеек (для получения требуемого расположения элементов) также используйте команды поворота и зеркального отображения требуемых элементов (Rotate и Flip). Однако существует еще одна возможность изменить маршрут движения микрополосковой линии используя команду вращения линии. Выбор маршрута линии начинается с двойного нажатия топологической ячейки MTRACE, чтобы перевести линию в режим редактирования. Далее необходимо произвести двойной щелчок по крайнему ромбику линии и захватить его нажатием левой кнопки мыши. Появится курсор в виде изломанной линии с указанием величин приращения |
по координатам (dx и dy от последней фиксированной точки), а также длины уже прочерченной линии L. Линия рисуется при нажатии левой кнопки мыши в каждой из желаемых точек. Рисунок заканчивается двойным нажатием на последней точке или нажимая ту же точку дважды. Как только рисунок пути средней линии закончен, элемент MTRACE прорисуется в соответствии с путем средней линии. При рисовании однако не стоит забывать об общей
|
длине микрополосковой линии указанной на схеме. Необходимо контролировать ее по показателю L.Лучше всего при прорисовки средней линии микрополоска дополнительно удерживать Shift, что заставит MTRACE масштабироваться так, что общая форма MTRACE остается |
равной длине средней линии.
Отредактировав схему усилителя и цепи его согласования построим теперь общую топологию. Для этого откроем схему Matched Amplifier, составленную из многополюсников и выполним команду Schematic/View Layout . После чего в открывшемся окне выделить все блоки и выполнить команду Edit/Snap Together . Обратите внимание, что у вас может получиться так,
|
что емкость С2 усилителя не будет соединена с землей (по сути с межслойной перемычкой VIA (ID=V1) выходной цепи согласования), что необходимо согласно составленной выше схеме. Поэтому, откройте топологию усилителя без согласующих цепе и топологию усилителя с согласующими цепями так, чтобы |
они обе были видны на экране. Далее для удобства и точности подгонки стыка емкости и перемычки в первом окне увеличьте элемент MTRACE с именем ID=X4, а во втором окне область изображенную на рисунке. Изменяя конфигурацию(длины плеч) изогнутой микрополосковой
|
линии добейтесь топологии представленной на следующем рисунке. При этом лучший вариант, будет когда проводники наложатся немного друг на друга, чем будет разрыв между емкостью и контактной площадкой перемычки. Причем для данного элемента (изогнутого таким образом как представлено на рисунке) сдвиг емкости вправо или влево |
будет при смещении ромбика 1 вправо или влево. Сместить емкость вверх или вниз можно двигая
|
ромбик 2 вправо или влево. При этом не стоит забывать о «плечах» микрополоска с ромбиками 3 и 4, чтобы они (плечи) не приблизились близко к клеммам транзистора (по необходимости «двигайте» эти ромбики вверх или вниз). Не забывайте также после очередного изменения конфигурации микрополоска усилителя без согласующих цепочек выделять все элементы топологии (Ctrl+A) и |
выполнять команду Edit/Snap Together . Все изменения автоматически будут видны на топологии согласованного усилителя.
|
Осталось добавить контактную площадку для широких клемм транзистора. В окне просмотра проектов на вкладке Layers выбрать слой Cooper, активизировать топологию согласованного усилителя и нарисовать (используя пиктограмму Rectangle ) контактную площадку как изображено на рисунке. |
Причем чем мельче будет стоять масштаб сетки нанесенной на топологию (Grid Snap Multiple - ), тем более точно вы выставите требуемую величину площадки.
Вообще заканчивает трассировку топологических ячеек команда Edit/Snap to fit (пиктограмма ) которая выполняется после выделения всех ячеек топологии. Эта команда позволяет некоторым элементам (все элементы TRACE и многие элементы линий, например, MLIN) автоматически изменить свои размеры, чтобы подстроиться и обеспечить полную привязку друг к другу ячеек, т.е. чтобы между топологическими ячейками не было разрыва. Например, из-за неточной установки длин линий, из которых состоит квадратный мост, может получиться так, что некоторые его плечи будут разорванными. В случаях, где невозможно для топологической ячейки изменить свои размеры, чтобы точно подстроиться, размеры подгоняются как можно ближе к требуемым. Например, если ячейка MLIN согласована только по одной координате, применяется команда Snap to fit to MLIN, чтобы подстроить MLIN в перпендикулярном направлении.
Однако в нашем варианте построения проекта, когда конечная схема радиотехнического устройства собрана из функциональных блоков (см. редактор схемы Matched Amplifier) данная команда будет работать на согласование друг с другом (в месте стыка) «укрупненных» топологических ячеек, отвечающих за всю свою схему – входную или выходную цепочку согласования или несогласованный усилитель (см. конечную топологию, она состоит только из трех блоков). Понятно, что перейдя к топологии каждой отдельной схемы мы можем применить «подгонку» размеров топологических ячеек для данной схемы, что для наших относительно простых схем не требуется.
Шаг 8 – Определение размеров подложки. Обычно печатная плата должна быть выполнена на подложке определенных размеров. Для нанесения внешних границ подложки необходимо перевести курсор в окно графического редактора топологии, нажать правую кнопку мыши и в открывшемся меню выбрать левой кнопкой мыши команду View All (максимально увеличили отображаемый на экране размер созданной топологии). На панели инструментов в окне Set Grid Snap Multiple изменить величину множителя на 10x . Открыть вкладку Layout. На этой вкладке в окне Drawing Layers нажать кнопку Board (подобно тому, как выбирались активные слои при рисовании топологической ячейки конденсатора). Для рисования прямоугольника, определяющего границы подложки перейти опять в окно топологии, выбрать на панели инструментов нажатием левой кнопки мыши пиктограмму (Rectangle) и далее вычертить по возможности как можно меньший контур платы.
Отметим одну важную возможность, которая существует в программе. Это фиксация топологической ячейки. Фиксация сохраняет положение ячейки так, что она не будет изменена никакими операциями сдвига и при применении к топологическим ячейкам команды слияния (Edit/Snap Together ) все ячейки будут притягиваться именно к зафиксированной ячейке. Это свойство обычно используется для задания опорных точек топологии. Зафиксируем на плате, например, входную цепь. Для этого выделим топологическую ячейку входной цепи, нажав правую клавишу мыши выберем команду Shape Properties вызовем диалог свойств ячейки. На закладке Layout этого окна выберем Use for anchor и нажмем ОК. Топологическая ячейка получит теперь следующий символ «якоря» (привязки), как показано на рисунке. Если теперь не смещая
|
зафиксированную ячейку относительно контуров платы вынести за эти контуры топологические ячейки несогласованного усилителя и выходной цепи и нажать команду слияния, то они состыкуются со входной цепью вернувшись в отведенные под плату контуры. Соответствующие привязки целесообразно проводить на каждой топологии (даже для нескольких |
топологических ячеек), особенно если разрабатывается топология с большим числом элементов. В окне свойств ячейки (Cell Options) также есть команда полной фиксации (замораживания) позиции топологической ячейки – Freeze position которая, в отличие от опции Use for anchor, не позволяет перемещать зафиксированные ячейки.
В этом же окне есть еще несколько необходимых опций. Stretch to Fit (растяжение элемента для слияния): опция служит для использования с элементом TRACE (MTRACE, MCTRACE и т.д.). Если эта опция включена, например для MTRACE, то MTRACE будет автоматически рисоваться согласованно с двумя смежными ячейками, когда топология фиксируется вместе. Flip Cell (отражение ячейки): может использоваться, чтобы зеркально перевернуть ячейку относительно оси. Orientation Angle (угол ориентации): устанавливает угол ориентации ячейки. Угол ориентации может также быть изменен, используя мышь (правая клавиша + команда Rotate). При вращении с помощью мыши, можно изменить угол только на величину, фиксированную для вращения.
|
В принципе после того как нарисован контур подложки усилителя мы можем посмотреть в трехмерном изображении какая же у нас получилась топология малошумящего усилителя. Для этого сделайте активным окно топологии и нажмите на пиктограмму Layout/ View 3D (пиктограмма ). Фиксируя курсор мыши на рисунке и перетаскивая его можно посмотреть |
трехмерное изображение под разным ракурсом. Попробуйте на панели инструментов нажать или отжать следующую группу кнопок , влияющую на вид трехмерного изображения.
|
Аналогичным образом, как чертился контур платы можно в подложке сделать крепежные отверстия или другие технологические отверстия или вырезы. Например, сделав активным слой Drill на закладке Layout, активизировав топологию и нанеся на ней при помощи Ellipse в углах подложки круги получим в трехмерном изображении следующий рисунок. |
Стоит упомянуть о том, что в MWO, как и в OrCAD при разработке печатной платы существует опция проверки правильности топологии (Design Rule Checking DRC), которая предназначена для нахождения различных ошибок проектирования в активной топологии (той, которая в настоящее время отображена в активном окне, например разработанная нами топология согласованного усилителя Matched Amplifier). Операцией проверки будут проверены все уровни иерархии в иерархическом проекте.
|
Диалог DRC Rules позволяет выбрать правила, которые будут проверяться, отмечая их в диалоге. Чтобы обратиться к диалогу DRC Rules в режиме просмотра топологии нажмите на Run DRC на главной панели инструментов или выполните команду Layout/Run DRC. Например, для нашей топологии возможно проверить правила создания, показанные в следующем диалоге. Правила (такие как минимальная ширина линий, минимальные зазоры между линиями, минимальные перекрытия одного слоя над другим и т.п.) определены в файле правил, который может быть создан пользователем или извлечен из библиотеки. |
Т.о. при наличии в спроектированной топологии ошибок, после выполнения команды Run DRC мы увидим открывшееся окно проверки правил создания топологии (Design Rule Violation) со списком всех допущенных ошибок. Если в этом окне дважды кликнуть левой кнопкой мыши на одно из нарушений правил, программа обозначит на топологии область с нарушением в виде окружности и стрелки.
Шаг 9 – Создание файлов фотошаблонов в формате GDSII. Прежде чем приступить к разработке фотошаблонов следует на топологической схеме задать маркеры, определяющие границы печатной платы. Для этого необходимо открыть и активизировать окно Matched Amplifier с топологической схемой согласованного усилителя. Далее добавить новый слой рисования выполнив команды Options/Drawing Layers из меню команд, открыв таким образом окно Layer Setup.
|
Нажать в этом окне кнопку Add Layer после чего в список будет добавлен новый слой рисования (в нашем случае слой Layer 19). Установить желаемые параметры рисования (тип и цвет линий, заполнения нарисованной области путем установления курсора мыши в ячейки Line Clr, Fill Clr, Line, Pattern слоя Layer 19 и нажатия левой клавиши мыши). Сделав это закройте окно нажав кнопку ОК. В списке слоев для рисования, расположенном в нижней части окна просмотра проектов на вкладке Layout, выберите для рисования слой Layer 19, нажатием соответствующей |
кнопки. Выбрав на панели инструментов пиктограмму для рисования областей в виде многоугольников необходимо нанести уголковые маркеры, определяющие вершины границы печатной платы (нанести маркеры на все углы топологии, причем начинайте рисовать с самого угла как показано на рисунке). Для удобства рисования целесообразно воспользоваться командами View/
|
View Area (пиктограмма ), ограничить область вокруг вершины и развернуть ее на весь экран. При этом также установить крупную сетку в окне Set Grid Snap Multiple . Теперь определим, |
|
например, фотошаблон для нанесения проводящего слоя печатной платы. Двойным щелчком левой кнопки мыши на разделе Layers Setup в окне просмотра проектов (вкладка Layout) откройте диалоговое окно Layer Setup и выберите закладку Export Mapping. Заблокируйте рисование
|
всех слоев, кроме Layer 19 и Copper, для чего в поле Write Layer для всех слоев, кроме указанных, убрать знак рисования слоя . Сохраним файл фотошаблона проводящего слоя в формате GDSII, для чего следует активизировать окно топологической схемы Matched Amplifier, открыть диалоговое окно Save as выполнив команды Layout/Export Layout из меню команд. В окне Save as Type выбрать тип файла GDSII (GDSII flat *.gds), далее выбрать директорию в которой сохраняется файл, в окне File name набрать имя сохраняемого файла (выберем имя Matched Amplifier Conductors) и нажать кнопку Сохранить. Просмотреть фотошаблон можно включив соответствующий ему файл (Matched Amplifier Conductors.gds) в проект с помощью команд основного меню Project/Add Layout Library/Load GDSII Library, а затем открыв этот файл двойным щелчком левой кнопки мыши с окна просмотра проекта (на |
закладке Layout после выполненных команд ниже библиотеки с топологическими ячейками появится пункт с именем топологии, для которой делали фотошаблон, а рядом будет указан адрес хранения на жестком диске этого фотошаблона). По аналогии можно создавать фотошаблоны для любого слоя (или одновременно нескольких слоев) используемого при создании топологии СВЧ устройства.