Разработка печатной платы цифрового автомата (стр. 3 из 6)
3. Появится окно ModifyPadStyle (Simple) В области Type(Тип) выбрать Top (Верхний слой). В области Shape выбрать Rectangle (прямоугольник). Установить Width(ширину) равной 2.1 мм и Height(высоту) – 0.6 мм. Появится панель OptionsPadStyle. Нажать Close.
Посадочное место элемента на печатной плате состоит из монтажных площадок и отверстий. Монтажные отверстия размещают в узлах координатной сетки. Для привязки курсора к узлам координатной сетки выбрать команду ViewSnartoGrid.
Разработка посадочных мест дискретных элементов: резистор, конденсатор, диод, кварц состоит в выполнении следующих пунктов:
1. Рисуем корпус элемента
Он изображается в виде простых геометрических фигур без указания деталей конструкции. Он изображается на слое TopAssy. Для этого в строке состояний в поле SelectLayer (выбор слоя) установить слой TopAssy.
Для рисования линий вызвать команду PlaceLine, для рисования окружностей вызвать команду PlaceArc.
2.Выбор монтажного отверстия или контактной площадки
Активизируем необходимый стиль монтажного отверстия или контактной площадки, вызвав OptionsPadStyle и выбрав его. Нажать кнопку Close. Щелкнуть левой клавишей мыши по пиктограмме PlacePad. Появится панель PlacePad. На панели в окнах будут установлены единицы. Оставить установки без изменений и нажать ОК. Подвести курсор на координаты установки первого отверстия и щелкнуть левой кнопкой. Переместить курсор на координаты 2-ого отверстия и вновь щелкнуть левой кнопкой. Продолжить операцию для установки всех отверстий данного стиля и в конце нажать правую кнопку мыши. Если посадочное место строится с использованием разных стилей отверстий, то необходимо изменить стиль монтажного отверстия и повторить описанные ранее операции с другим стилем отверстия.
3. Ввод атрибутов
В качестве атрибутов ввести место для размещения позиционного обозначения и типа элемента. Выполнить команду PlaceAttribute. В диалоговом окне в области AttributeCategoryвыбрать Component. В области Nameвыбрать RefDes и нажать ОК. Установить курсор в точку над элементом и щелкнуть левой кнопкой мыши, а затем правой кнопкой мыши. Повторить операцию для установки надписи о типе элемента под элементом.
4. Выберем точку привязки
Выполнить команду PlaceRefPoint. Переместить курсор в выбранную точку привязки.
5.Сохранение посадочного места в библиотеке.
флажок CreateComponentдолжен быть сброшен.
Для создания посадочных мест микросхем удобнее пользоваться мастером создания посадочного места.
1. Указываем количество выводов и расстояние между ними
2. Указать место расположения первого отверстия – точки привязки
3. выбрать стиль монтажного отверстия или контактной площадки для первого вывода и остальных
4. задать размеры корпуса микросхемы
5. нажать ОК и сохранить
5.5Порядок разработки библиотеки компонент средствами P-CAD 2002
Для разработки интегрированной библиотеки символов используем LibraryExecutiveP-CAD 2001.
Для создания компонента нужно:
1. ComponentNew. Будет предложено выбрать библиотеку, из которой надо будет создавать элемент (ту, в которую сохраняли символы и посадочные места).ОК
2. Выбираем посадочное место SelectPattern. ОК. Указываем количество шлюзов NumberofGates 1.
3. Выбираемсимвол Select Symbol. OK.
4. Далее прописываем соответствие выводов и их эквиваленты. PinsView. В идеале программа сама произвела сопоставление вывода контакта, вывода на символе, его имени.
5. Прописываем электрический тип: неизвестен, ввод, вывод, питание.
6. вручную прописываем номер шлюза.
7. заполним графы соответствия выводов. Чаще всего все выводы эквивалентны, входы эквиваленты.
8. Для питания заполним колонки PinName и Gate #.
Для проверки правильности создания элемента ComponentValidate. Если все правильно, то программа выдаст сообщение Noerrorsfound.
6. Разработка конструкции модуля
6.1 Размещение цифрового модуля в конструкции 2-го уровня
Разрабатываемый модуль является законченным функциональным устройством и устанавливается в корпусе. Разъем будет размещен на лицевой панели. В связи с тем, что прибор будет эксплуатироваться продолжительное время без остановки, необходимо предусмотреть возможность нагрева корпуса. Корпус должен быть защищён от влаги, пыли и др. внешних воздействий, т.к. устройство работает на борту автомобиля. Температура возможного перегрева корпуса 5-10°С.
6.2 Выбор способа закрепления модуля в конструкции более высокого уровня
Для закрепления модуля в конструкции 2-го уровня предусмотреть меры по надежному закреплению модуля. Так как разрабатывается портативное устройство, которое может часто подвергаться переносам и транспортировке, необходимо применять жесткое закрепление со всех четырех сторон. Печатная плата закрепляется на корпусе с помощью 4-х винтов, посаженых на резиновые прокладки, выполняющие функции амортизации и защиты от влаги, способной проникнуть через крепежные отверстия.
6.3 Выбор конструкции модуля
В состав конструкции модуля 1-го уровня будут входить следующие элементы:
-монтажная плата,
-соединитель,
-компоненты,
-элементы закрепления модуля.
Т.к. плата не содержит теплонагруженных элементов, то дополнительное охлаждение не требуется, избыточное тепло выводится через крепежные элементы на корпус.
7. Разработка печатной платы
7.1 Выбор компоновочной структуры и типа печатной платы
Печатная плата будет выполнена в соответствии с компоновочной структурой "1С", двусторонняя (ДПП). Выбор обусловлен оптимальной разводкой контактов на ПП.
Конструктивная сложность и тактовая частота печатной платы невысоки, но в то же время условия эксплуатации довольно жёсткие. Объем выпуска ПП серийный. Выбираем 2й класс точности. Согласно 2-му классу точности:
- t = 0,45 мм
- S = 0,45 мм
- b = 0,20 мм
- d/H = 0,4
- ∆tv0 (без покрытия) = +0,10 мм
- ∆tv0 (без покрытия) = -0,10 мм
- ∆tn0 (с покрытием) = +0,15 мм
- ∆tn0 (с покрытием) = -0,10 мм
- Tt = 0,10 мм
t - наименьшая номинальная ширина проводника,
S - наименьшее номинальное расстояние между проводниками,
b - минимально допустимая ширина контактной площадки,
d\H - отношение минимального диаметра контактной площадки к толщине платы,
(мм) – верхнее предельное отклонение ширины печатного проводника или контактной площадки от номинального значения, 
(мм) - нижнее предельное отклонение ширины печатного проводника или контактной площадки от номинального значения, 
- позиционный допуск на размещение проводника.Указанные допустимые значения являются минимальными и их необходимо соблюдать в узких местах платы. На остальных участках ширина печатных проводников и расстояния между ними могут выполняться большего размера, чем указанный размер по данному классу.
7.3 Выбор метода изготовления ПП
Устройство изготавливается мелкосерийно, печатная плата двуслойная, класс точности 2, модуль первого уровня. В соответствии с этим выбираем химический тип производства, так как он прост и не дорог.
7.4Расчет габаритов ПП и размещение компонент на ПП
Выбранный тип соединителя не требует выделения под него отдельной зоны, в силу его простоты. Модуль пассивный и не содержит элементов управления.
Маркировка производится в зоне для размещения компонент, маркируются позиционные обозначения элементов.
Краевые поля ПП имеют ширину 5 мм, что соответствует толщине платы 1,5 мм. Размеры печатной платы 120х150 мм. Площадь ПП 18000 мм2.
Размещение зон на ПП:
7.5 Размещение компонент на ПП
Задача компоновки и размещения компонент на плоскости платы является сложной комбинаторной задачей, при решении которой конструктор должен предусмотреть:
-обеспечение наиболее простой трассировки,
-обеспечение требуемой плотности размещения,
-учет тепловых режимов,
-учет механических воздействий,
-обеспечение быстродействия,
-обеспечение технологических требований.
Формализованных алгоритмов, которые бы учитывали все требования, нет. В некоторых САПР, например SPECTRA, имеются алгоритмы для автоматического размещения, которые в основном используют критерий минимум суммарной длины связей. В САПР данная задача решается конструктором. Ниже приводятся рекомендации для конструктора, решающего данную задачу.
1.Компоненты, имеющие большое число внешних связей располагать ближе к соединителю.
2.Компоненты, имеющие большое число взаимных связей, устанавливать рядом.
3.Крупногабаритные компоненты устанавливать ближе к элементам крепления модуля.
4.Микросхемы по возможности располагать рядами с одинаковой ориентацией.
5.Дискретные компоненты располагать в ортогональных направлениях.
6.Выводы компонент располагать в узлах координатной сетки. Если шаг выводов компонента не соответствует шагу координатной сетки, то в узле располагается первый вывод компонента.
7.Теплонагруженные элементы располагать равномерно по площади платы.
8. Помехочувствительные компоненты не размещать рядом с компонентами, которые могут быть источниками помех.
9.Если схема содержит цифровую и аналоговую части, то следует их на плате по возможности разместить на разных участках, так как чувствительные аналоговые элементы, например, компараторы, могут ложно срабатывать при переключении цифровых схем.
10.Если схема содержит последовательные каскады, то целесообразно их размещать в той же последовательности.