лабы / Metodicheskie_ukazania_k_Laboratornym_rabotam_ALTIUM_DESIGNER

кресты исчезали (рис.1.18). Неподключённые выводы – распространённая ошибка

начинающих пользователей САПР Altium Designer 19.

Имя цепи питания

Обозначение «земли» по ГОСТ

Рис.1.17.

Рис.1.18.

21

Для упрощения чтения электрических схем ЕСКД разрешает изображать цепи не полностью, а собирать их в жгуты, или шины, или вовсе обрывать связи на полпути к цели. Реализовать это в Altium Designer 19 можно с помощью инструментов Шина,

Порт, Жгут (рис.1.19). Однако надо понимать, что все цепи, входящие в шину Altium Designer должны иметь одинаковое наименование и отличаться только порядковым номером в конце имени цепи. Адаптация инструментов Шина и Порт

к требованиям оформления схем в соответствии с российскими стандартами возможна, но требует серьёзной перенастройки параметров этих инструментов.

Рис.1.19.

11. Командой Place\Net Label присвойте имена цепям. Следите, чтобы метки попадали точно на цепи (красный крест отсутствия подключения при этом пропадает).

Помните, что шаг сетки – 2,50 мм.

12. Присвойте всем элементам их позиционные обозначения. Это можно делать вручную, открывая параметры элемента и изменяя его десигнатор. Однако программа позволяет сделать это автоматически, выполнив команду Tools\Annotation\Annotate Schematics Quietly. Элементы пронумеруются в определенном порядке автоматически по предустановленным правилам. ЕСКД требует, чтобы на схеме номера позиционных обозначений увеличивались по порядку, без пропусков, причём либо сверху вниз и слева направо, либо сначала слева направо и затем сверху вниз

(рис.1.20). Если вы хотите настроить процесс нумерации по вашему желанию, то запустите команду Tools\Annotation\Annotate Schematics... .

22

Рис.1.20.

13. Теперь схема создана и пронумерована. Сохраните результаты работы на диске или внешнем носителе информации, покажите преподавателю и ответьте на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1.Что такое проект в Altium Designer? Какое расширение должно быть у файла проекта?

2.Где могут храниться файлы, входящие в один проект? Могут ли находиться

водной директории файлы, принадлежащие разным проектам?

3.Какие функции выполняет схемотехнический редактор, как он запускается?

4.Зачем нужны библиотеки элементов в Altium Designer, какую информацию они содержат?

5.Как подключить библиотеки элементов, как просмотреть содержание библиотек?

6.Какие инструменты для создания схем существуют в схемотехническом редакторе?

7.Что такое шаблоны, какие шаблоны были использованы в настоящей лабораторной работе?

8.Что такое десигнатор элемента, как он назначается и изменяется?

9.Что такое параметры элемента, как они задаются и как заменяются?

10.Что такое линия связи, Порт, Шина? Какие ограничения существуют при создании Шин?

23

Лабораторная работа № 2 Создание библиотек элементов

Цель работы: изучение структуры библиотек элементов и процесса создания собственных элементов в библиотеках САПР Altium Designer 19.

Продолжительность работы: 4 часа.

Задание: создать в соответствии с вариантом задания библиотеку с топологическими и схемотехническими элементами.

Ожидаемый результат: файл библиотеки элементов удовлетворяющих требованиям стандартов ЕСКД и IPC.

Защита работы: предъявить на экране компьютера библиотеку элементов, ответить на контрольные вопросы.

Теоретические сведения

САПР Altium Designer 19 поддерживает различные виды библиотек элементов: отдельные схемотехнические, отдельные топологические, интегрированные и библиотеки на основе баз данных. Каждый вид библиотек имеет свои преимущества и недостатки, но построены все они по одному принципу и отличаются по сути лишь способом предоставления информации. В лабораторной работе № 1 использовались интегрированные библиотеки, которые заранее компилировались из схемотехнической и топологической библиотек. Их основное преимущество заключается в том, что пользователь не имеет возможности изменить их содержимое. Такие библиотеки часто применяются на предприятиях с большим числом пользователей и специальным отделом, занимающимся созданием общих библиотек. Библиотеки на основе баз данных также строятся из схемотехнической и топологической библиотек, но вся информация об элементах (УГО, посадочное место, набор параметров) хранится в единой таблице Microsoft Excel или Microsoft Access.

Такой подход позволяет создавать огромные библиотеки, например, библиотеки резисторов со всеми предустановленными параметрами элементов: номиналом

24

сопротивления, точностью, типоразмером и артикулом производителя. Это резко сокращает вероятность возникновения ошибок в обозначении элементов при создании схем и ускоряет работу разработчиков печатных плат.

В лабораторной работе № 2 вы создадите отдельно топологическую и схемотехническую библиотеки, которые являются основами всех других типов библиотек. Вы сделаете их локальными и подключите только к своему текущему проекту. В схемотехнической библиотеке содержится следующая информация об элементах:

наименование элемента;

его изображение на электрической схеме. Их может быть несколько разных;

префикс позиционного обозначения, так называемый десигнатор;

набор параметров элемента, например, для резистора, таких как номинал сопротивления и его точность. Количество и тип параметров могут быть произвольными;

перечень подключенных к элементу моделей, количество которых не

ограничивается. Самой важной из них является футпринт (footprint) - модель посадочного места, определяющая установку элемента на печатную плату. Существуют также 3D-модели корпуса элемента и модели, описывающие функционирование элемента (IBIS-, SPICE-модели)

Изображение элемента на схеме называется УГО или Symbol. Для одного элемента УГО может состоять как из одной части, так и из нескольких, называемых гейтами (Gates или Parts). Так, УГО резистора содержит всего одну часть, а УГО микросхемы с 586 выводами может содержать и более 20 гейтов. Это делается для удобства изображения на листе электрической схемы больших и сложных устройств.

Каждое УГО или гейт имеют выводы. Выводы выполняют разные функции, на одни электрические сигналы подаются, с других снимаются, какие-то служат для подачи питания, а некоторые никак не используются. Выводы, выполняющие разные

25

называются «скрытыми». В настоящей лабораторной работе отобразите в УГО все выводы, даже неиспользуемые.

Изображение всех УГО в библиотеке необходимо делать однотипно: рисовать одной толщиной линии, устанавливать выводы с одним шагом, использовать одинаковый тип и размер шрифта. В противном случае на вашей электрической схеме получится набор разного рода картинок, взятых из разных библиотек. Активные окончания выводов элементов должны находиться строго в узлах координатной сетки. В России принято устанавливать шаг сетки 2,50 мм и шаг между выводами 5,0

мм. Большинство импортных библиотек сделано в шаге 2,54 мм (100 mils).

При создании УГО можно создавать его альтернативные изображения (одно соответствующее стандарту ЕСКД, другое - стандарту IEEE) и легко переключать их при создании схемы.

Каждому элементу библиотеки можно присваивать параметры. Как правило, они используются для автоматического получения различных документов, например,

конструкторских спецификаций и перечней элементов или производственных документов, таких как закупочная ведомость. Прочитав параметры элементов можно автоматически подсчитать вес конструкции, если параметр «масса» был задан у каждого элемента, т.е. нужно заранее продумать список и формат параметров элементов, заносимых в библиотеку.

Существуют разные подходы к присвоению параметров элементов. Для диодов,

транзисторов, микросхем задать параметры легко, но организовать библиотеку,

например, для резисторов достаточно сложно из-за огромного набора значений параметров.

Есть разные варианты создания библиотек резисторов. Один вариант:

пользователь, создавая схему, берёт элемент из библиотеки без указания номинала и точности и вручную вводит эти значения для каждого резистора схемы. Другой вариант: в библиотеке уже лежат все возможные комбинации номиналов резисторов,

ипользователь берёт оттуда уже готовый элемент.

Впервом варианте есть вероятность допущения ошибок при вводе значений номиналов (такой номинал может не существовать вовсе), к тому же требуется больше времени на разработку схемы из-за ввода этих параметров.

26

Второй вариант исключает ошибки, связанные с обозначениями элементов, но библиотеки становятся громоздкими, а их создание крайне трудоёмким. Например, для отечественных резисторов Р1-8 типоразмера 0603 существует 2,5 тыс. различных комбинаций точности и сопротивления.

При создании библиотек элементов следует особое внимание уделять присвоению имён этим элементам. Если в библиотеке имеется абстрактный резистор, не привязанный к конструкции и номиналу, то можно его назвать RESISTOR. Если к нему уже прикреплена модель посадочного места 0805, то правильнее его назвать

RES_0805. Если в элементе уже задан конкретный номинал, точность и фирма-

изготовитель, то название должно иметь вид, соответствующий артикулу производителя, например, C0805FR-07100RL.

Лабораторное задание

Для элементов, присутствующих в электрической схеме (техническом задании), но отсутствующих в интегрированной библиотеке элементов, необходимо создать собственные библиотеки: схемотехническую и топологическую с трехмерными моделями корпусов элементов (описание элементов приведено в Приложениях 3 – 6).

1. Запустите программу Altium Designer 19, подключите рабочую лицензию, загрузите проект, созданный в лабораторной работе № 1. Левой кнопкой мыши щёлкните на заголовок проекта, в открывшемся окне Project и из верхнего меню запустите команду File\New\Library\Schematic Library (рис.2.1). Откроется окно со стандартным именем библиотеки и одним пустым библиотечным элементом внутри. Сохраните библиотеку под новым именем (например,

дополнительные_элементы.SchLib) в директории, где уже хранятся другие файлы проекта.

Рекомендация. Не используйте в именах файлов пробелы и спецзнаки, это может привести к сбоям в работе программы. Имена должны чётко описывать содержание библиотек и быть понятными, так с ними будет легче работать, когда библиотек станет много.

27

Рис 2.1.

Двойной щелчок по элементу из списка открывает окно редактирования его параметров. В вашей библиотеке пока только один элемент Component_1, сделайте двойной щелчок по нему и в поле Design Item ID переименуйте его.

2. В поле Designator введите букву префикса позиционного обозначения в соответствии с ГОСТ 2.710-81, после которой поставьте знак вопроса. Впоследствии этот знак системой будет автоматически заменяться на порядковый номер элемента с таким префиксом. В поле Comment всё удалите и сделайте этот атрибут неотображаемым на схеме, «погасив» иконку Глаз справа от поля (рис.2.2). В окне

Description кратко опишите элемент, это в дальнейшем поможет выбирать необходимый элемент из библиотеки при создании электрической схемы. Тип элемента – Standard.

3. Создайте графику УГО, закрыв окно параметров и нарисовав в редакторе изображение элемента. Помните! Активные окончания выводов должны находиться строго в углах сетки 2,50 мм. Размер шрифта и толщина линий элемента должны быть аналогичны использованным в предыдущих библиотеках.

28

Рис 2.2.

На рис.2.3 показаны иконки основных инструментов рисования элемента. Если угол иконки закрашен, значит, там совмещено несколько разных иконок. Открыть их можно правой кнопкой мыши.

Рис 2.3.

29

Командой Place\Rectangle нарисуйте прямоугольник размером 10 х 5 мм.

Изменив его параметры, сделайте его заливку белой или прозрачной, с синим контуром толщиной Small.

Рис 2.4.

4. Командой Place\Pin создайте три вывода, причём параметр Designator для

высвечивается, напрмер, In1, In2, Out (рис.2.4). Длина выводов должна быть 2,50 мм.

Тип выводов укажите Input для первого (1) и второго (2) и Output для третьего (3)

вывода. Командой Place\Text поставьте значок функции элемента (&) внутри прямоугольника; чтобы точно разместить текст, необходимо клавишей G временно изменить шаг сетки на более мелкий (рис.2.5).

Рис 2.5.

5. Создайте ещё три таких же гейта, они будут отличаться только номерами выводов. Щёлкните по иконке Добавление гейтов или выполните команду Tools\New Part. Эту процедуру повторите несколько раз, чтобы у микросхемы образовалось пять гейтов, четыре из них будут инверторами, пятый будет отвечать за питание

30