Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
АВТОМАТИЧНЕ ТРАСУВАННЯ ПРОВІДНИКІВ ДРУКОВАНИХ ПЛАТ ПРИСТОЇВ ЕЛЕКТРОННОЇ ТЕХНІКИ У СЕРЕДОВИЩІ САПР P-CAD
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Кафедра електронних приладів
Інформація про роботу
Рік:
2010
Тип роботи:
Лабораторна робота
Предмет:
Інші
Група:
ЕПП – 11
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
ІНСТИТУТ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙ, РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ
ТА ЕЛЕКТРОННОЇ ТЕХНІКИ
КАФЕДРА ЕЛЕКТРОННИХ ПРИЛАДІВ
Лабораторна робота №3
АВТОМАТИЧНЕ ТРАСУВАННЯ ПРОВІДНИКІВ ДРУКОВАНИХ ПЛАТ
ПРИСТОЇВ ЕЛЕКТРОННОЇ ТЕХНІКИ У СЕРЕДОВИЩІ САПР P-CAD
Виконав:
ст.гр. ЕПП-11
Перевірив:
Львів-2010
1. МЕТА РОБОТИ
1.1. Ознайомитись з алгоритмами трасування провідників інтегральних схем (ІС) та друкованих плат (ДП).
1.2. Ознайомитись з методикою автоматичного трасування провідників пристроїв електронної техніки (ЕТ).
1.3. Набути пpактичних навикiв pоботи з програмою P-CADShape-Based Router .
1.4. Виконати автоматичне трасування провідників багатошарової керамічно∙ плати за допомогою програми P-CADShape-Based Router .
1.5. Дослідити залежність сумарної довжини провідників та кількості міжшарових переходів від кількості шарів плати.
2. ЗАВДАННЯ ТА ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ
2.1.Вмикаємо комп’ютер
2.2. Виконуємо автоматичне трасування провідників згідно з методикою, наведеною в додатку.
2.3. Формуємо всі необхідні рисунки.
2.4. Показуємо викладачу результати виконання роботи.
2.5. Записуємо результати виконання роботи на диск D в папку EPP5 та на персональний носій інформації.
3. КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ
3.1. Визначення задачі трасування провідників ІС
На етапі трасування провідників використовуються такі вхідні дані:
- електрична принципова схема (список з'єднань між контактами компонентів);
- параметри робочого монтажного поля (габарити поля, розміри дискрету трасування, координати областей, які заборонені для проведення провідників);
- координати контактів компонентів (файл розміщення компонентів);
- ширини провідників та мінімально допустимі відстані між провідниками.
В більшості випадків як критерій оптимальності на етапі трасування провідників використовується вимога мінімізаці∙сумарної довжини провідників та кількості міжшарових переходів.
3.2. Алгоритми трасування провідників
Алгоритми трасування провідників можна розділити на дві основні групи: послідовні та паралельні.
Послідовні алгоритми працюють на мікродискретному робочому полі. Величина мікродискрету дорівнює сумі ширини провідника і мінімально допустимо∙ відстані між провідниками. До найбільш відомих послідовних алгоритмів трасування належать хвильові, променеві та еврістичні. Загальний недолік послідовних алгоритмів трасування полягає в тому, що кожний поточний провідник проводиться без врахування можливості проведення наступних провідників. До переваг послідовних алгоритмів можна віднести швидкодію, а також відносно просту програмну реалізацію.
Процес трасування провідників за допомогою паралельних алгоритмів можна розділити на два етапи. На першому етапі проводиться трасування провідників на макродискретному робочому полі (макротрасування, або попереднє трасування). В результаті виконання першого етапу визначаються координати трас з точністю до макродискрету. При цьому через один макродискрет можуть проходити кілька провідників. Таким чином, на першому етапі визначається взаємне розміщення провідників (трас) в макродискретах.
На другому етапі виконується трасування провідників на мікродискретному робочому полі (мікротрасування або кінцеве трасування). Паралельні алгоритми трасування дозволяють уникнути основних недоліків послідовних, оскільки при трасуванні поточного провідника враховується можливость проведення інших провідників. До недоліків паралельних алгоритмів можна віднести складність∙програмно реалізаці∙, а також значний час трасування. До основних паралельних алгоритмів трасування належать канальні, гнучкі та графотеоретичні.
В сучасних САПР широко використовується хвильовий алгоритм трасування та його різноманітні модифікаці∙. Принцип роботи цього алгоритму полягає в моделюванні процесу поширення хвилі на мікродискретному робочому полі. При цому один контакт з'єднання знаходиться в епіцентрі хвилі. Траса вважається проведеною, якщо фронт хвилі досяг другого контакту даного з'єднання. Основна перевага хвильового алгоритму полягає в високій результа тивності трасування, недолік - в значному часі трасування.
3.3. Автоматичне трасування провідників у САПР P-CAD
У систему P-CAD входять чотири програми автоматичного трасування - Quick Route, PRO Route 2/4, PRO Route і P-CAD Shape-Based Router. Для вибору потрібної програми виконується команда Route/Autorouters редактора P-CAD PCB.
Автотрасувальник Quick Route використовується для трасування нескладних плат, що містять невелике число компонентів. Автотрасувальник PRO Route 2/4 трасує одношарові і двошарові плати без обмеження числа виводів або чотиришарові плати з числом виводів компонентів до 4000. Автотрасувальник PRO Route трасує плати, що мають до 30 шарів без вказаних обмежень. Автотрасувальник SPECCTRA поставляється додатково до P-CAD і використовується не тільки для трасування з'єднань, але і для ручного або автоматичного розміщення компонентів на друкованій платі. На сьогоднішній день SPECCTRA є найбільш ефективним автотрасувальником і використовується для проектування складних друкованих плат. В цій лабораторній роботі розглядається швидкодіючий та ефективний безсітковий трасувальник P-CAD Shape-Based Router.
3.3.1. Призначення та основні характеристики автотрасувальника P-CAD Shape-Based Router
Безсітковий трасувальник P-CAD Shape-Based Router призначений для інтерактивного і автоматичного трасування багатошарових друкованих плат з високою щільністю розміщення компонентів. Особливо ефективний для компонентів з планарними контактами, виконаних в різних системах одиниць вимірювання. Автотрасувальник обробляє друковані плати, що мають до 30 шарів, до 4000 компонентів, до 5000 контактів в одному компоненті до 1000 ланцюгів і до 16 000 електричних з'єднань в проекті.
Запускається програма або безпосередньо з редактора P-CAD РСВ або автономно з середовища WINDOWS (файл SR.EXE).
3.3.2. Настроювання стратегії трасування
Настроювання стратегії трасувальника проводиться після його запуску за допомогою діалогового вікна Options/Auto-Router (рис. 1). Діалогове вікно має три закладки: Routing Passes, Parameters і Testpoints. У закладці Routing Passes в областях Router Passes і Manufacturing Passes встановлюються різні процедури (проходи) трасування:
Рис. 1. Настроювання стратегії трасування
Закладка Routing Passes має такі опції:
Memory (пам'ять) трасування модулей типу «пам'ять» в одному (горизонтальному або вертикальному) напрямі. Використовуються евристичні (Heuristic) або регулярні методи пошуку (Search). Цю процедуру рекомендується включати завжди, навіть в тому випадку, якщо навіть немає схем «пам'яті»;
Fan Out Used SMD Pins (віяло) - ця процедура дозволяє генерувати віялоподібне розташування стрингерів контактних площадок компонентів. Невдалі місця розташування стрингерів позначаються на екрані невеликим колом жовтого кольору з символом X в центрі кола. Процедура використовується за наявності пленарних виводів компонентів на верхньому, нижньому або обох сторонах друкованої плати. Рекомендується провести дану процедуру для попереднього трасування, і якщо приблизно 10% стрингерів не буде сформовано, то компоненти необхідне перерозмістити;
Pattern (шаблон) - використання стандартних шаблонів (алгоритмів) трасування, наявних в програмі. Рекомендується даний прохід включати завжди;
Shape Router - Push and Shove (вставка і розштовхування) - є основним алгоритмом трасування. При вставці провідників сусідні провідники розсовуються по діагоналі без обмеження відстані при розсуненні провідників. Можливе «перескакування» провідників через перехідні отвори і контактні площадки;
Shape Router - Rip Up (розрив) - після виконання процедури Push and Shove ще можливі деякі конфлікти між проведеними ланцюгами (позначаються невеликими колами жовтого кольору). Дана процедура примусово розриває вже прокладені ланцюги і прокладає їх наново з метою ліквідації таких конфліктів;
Clean During Routing - випрямлення провідників в процесі трасування;
Clean After Routing - випрямлення провідників після закінчення трасування;
Evenly Space Traces - розсунення провідників з метою більш рівномірного заповнення ними всієї площі плати;
Add Testpoints - дозвіл на вставку контрольних точок електричних ланцюгів згідно установкам, зробленим у вкладці Testpoints;
У вікні Routed Corners закладки Routing Passes встановлюється допустиме значення кута зламів провідників - 45° або 90°.
У закладці Parameters встановлюються параметри трасування для різних шарів плати.
Auto - орієнтація провідників вибирається автоматично після натиснення на кнопку Analyze Directions.
Disabled - заборона трасування.
Fan Out - генерація стрингерів у вигляді віяла.
Plane - внутрішній шар металізації.
Vertical - вертикальна орієнтація провідників.
Horizontal - горизонтальна орієнтація провідників.
Any Direction - будь-який напрям провідників при трасуванні.
Angled Direction per Layer - переважна орієнтація провідників під різними кутами 45/, 45\\, 1 o'clock, 2 o'clock, 4 o'clock, 5 o'clock. Така орієнтація може призначатися для всіх шарів друкованої плати. На практиці для верхнього і нижнього шарів задаються або горизонтальна, або вертикальна орієнтація провідників.
У заголовку Layer перераховані доступні шари трасування, а праворуч від імені шару можна встановити переважну орієнтацію провідників на цьому шарі.
У вікнах закладки Parameters задаються наступні параметри.
Units - вибір системи одиниць вимірювання;
Via Type - заборона або дозвіл для введення перехідних отворів (No Vias, Thruhole Only);
Channel - установка ширини каналу трасування (ширина траси плюс величина зазору). Оптимальне значення параметра обчислюється системою, але значення може бути встановлене і користувачем (вибір з десяти значень пропонується системою);
Vias under SMD - заборона (No) або дозвіл (Yes) розміщення перехідних отворів під планарними контактними площадками;
Primary Pad Size - установка діаметру найбільш типових штирьових контактних площадок;
Primary Via Width - установка діаметру найбільш типових перехідних отворів
Primary Trace Width - діаметр поточного перехідного отвору, встановленого в графічному редакторі;
Primary Clearance -типовий зазор між об'єктами на друкованій платі;
У закладці Testpoints задаються параметри генерації контрольних точок електричних ланцюгів, як які можуть використовуватися існуючі контактні площадки і перехідні отвори, трасування, що з'явилися в результаті. Можна додавати майданчика контрольних точок для тих ланцюгів, які не мають таких точок або перехідних отворів. Нагадаємо, що для автоматичної генерації контрольних точок на закладці Routing Passes повинен бути включений прапорець Add Testpoints.
Закладка Testpoints має такі параметри:
Existing Via - існуючі перехідні отвори;
Component Pad (Bottom Only) - контактні площадки (тільки на нижній стороні друкованої плати);
Testpoint Pad (Top Only) - раніше вставлені програмою трасування контрольні точки (тільки на верхній стороні плати);
Testpoint Pad (Bottom Only) - раніше вставлені програмою трасування контрольні точки (тільки на нижній стороні плати);
Testpoint Pad (Thruhole) - раніше вставлені програмою трасування контрольні точки;
Testpoint Grid - крок сітки, у вузлах якої розміщуються контрольні точки;
Testpoint Reference Designator - префікс позиційних позначень контрольних точок (Testpoint, TP,T);
Lockdown existing used testpoints - дозвіл використовувати контрольні точки, які створені в попередньому сеансі трасування.
Для кожного електричного ланцюга можна задати індивідуальний набір атрибутів, який використовуватиметься при автотрасуванні. Потрібні атрибути ланцюгів встановлюються у вікні Net Attributes, яке викликається командою Edit/Net Attributes .
У цьому вікні можна задати:
Display - режим відображення ланцюга на екран (True/False);
Priority - черговість автотрасування ланцюгів (до 20 ланцюгів);
Length Minimize - режим мінімізації довжини конкретного ланцюга: None - немає вимог до довжини ланцюга, Min Dist - мінімізація загальної довжини ланцюга, Daisy - збереження послідовного з'єднання контактних площадок (стиль Daisy-chain), Horizontal - горизонтальна прокладка ланцюга (зазвичай використовується для ланцюгів «живлення» і «земля», Vertical - вертикальна прокладка ланцюга (зазвичай використовується для ланцюгів «живлення» і «земля»);
Route Action - стиль автотрасування: Default - стандартний стиль автотрасування (якщо плата двошарова, то стрингери створюються тільки для планарних контактних площадок), Route - трасування ланцюга без генерації стрингерів, No Route - заборона трасування ланцюгу, Locked - заборона перетрассировки раніше прокладеного ланцюга, Fan Out/Route - попередня генерація стрингерів для планарних контактних площадок (якщо такі є) вибраного ланцюга, а потім її трасування, Fan Out/Plane -предварительная генерація стрингерів для планарних контактних площадок (якщо такі є) вибраного ланцюга, без її трасування (для шарів «землі» і «живлення»);
Route Layers - вибір шарів трасування для конкретного ланцюга: Аll Routing - трасування на всіх сигнальних шарах, Тор - трасування тільки на верхньому шарі, Bottom - трасування тільки на нижньому шарі;
Width - ширина траси конкретного ланцюга (за замовчуванням всім трасам призначається ширина, визначена в полі Primery Trace Width закладки Parameters вікна Autorouter Setup).
Для швидкого пошуку потрібного ланцюга у вікні Find Net діалогового вікна Net Attributes можна вказати ім'я (номер) цього ланцюга.
Перед початком трасування рекомендується виконати команду Reports/Pre-Route Synopsis, яка стисло інформує про можливі майбутні результати трасування (файл SR.RPT). При аналізі файлу користувач ухвалює рішення про початок трасування або про часткову зміну параметрів стратегії трасування або параметрів друкованої плати.
По команді View/Density можна отримати кольорову графічну карту щільності трасування друкованої плати. На цій карті червоним кольором позначена найбільша щільність трас, блакитним - найменша щільність. Якщо на друкованій платі одне або декілька плям червоного кольору, що займають більше 10-20% площі друкованої плати, то для успішного трасування рекомендується перерозмістити компоненти.
3.3.3. Автоматичне трасування
Автоматичне трасування проводиться після виконання команди Tools/Start Autorouter в меню автотрасувальника P-CAD ShapeBased Router. В процесі трасування в рядку станів відбивається хід трасування: назва поточного проходу трасування, число розведених ланцюгів і кількість введених перехідних отворів, наявність конфліктів тощо.
Перед початком трасування система виконує аналіз друкованої плати і вибирає відповідну стратегію трасування. У разі появи повідомлення One or more connection cannot be routed (одне або більш за з'єднання не може бути проведено) проаналізуйте текстовий файл *.LOG, внесіть потрібні виправлення і почніть трасування наново.
На початкових етапах трасування програма Shape-Based Router прокладає траси з порушенням технологічних зазорів і навіть з перетином трас на одному шарі. Такі конфлікти указуються на екрані кружечками жовтого кольору. На подальших проходах конфлікти усуваються, а якщо це не вдається зробити трасувальникові, то результати трасування разом з конфліктами, що залишилися, передаються в редактор РСВ Editor і редагуються самим користувачем.
Автотрасування можна зупинити по команді Tools/Pause Autorouter, відновити по команді Tools/Restart Autorouter і припинити по команді Tools/Stop Autorouter.
При автотрасуванні можливе завдання ще декілька її локальних режимів (для цього необхідно зупинити процес автоматичного трасування):
Autoroute Connection (автоматичне трасування окремих фрагментів електричного ланцюга) - автоматичне трасування проводиться при послідовному виборі того або іншого контакту електричного ланцюга;
Autoroute Net (автоматичне трасування всього електричного ланцюга) - вибирається будь-який контакт потрібного електричного ланцюга, а потім весь ланцюг розлучається в автоматичному режимі;
Autoroute Component (автоматична розводка всіх зв'язків компоненту) - автоматична розведення проводиться після вказівки на будь-який контакт вибраного компоненту;
Autoroute Area - автоматичне трасування області, вибраної користувачем.
4. МЕТОДИКА ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ
4.1. Підготовчі роботи
4.1.1. В папці EPP5 створюємо робочу папку, ім’я якої є прізвище студента.
4.1.2. У робочу папку переписуємо з папки EPP5 файл прізвище.pcb, підготовленого на лабораторній роботі № 3, а також створюємо його резервну копію (наприклад прізвище1.pcb).
4.2. Трасування провідників БКП за допомогою програми
P-CAD Shape Route
4.2.1. З робочого столу завантажуємо програму PCB.
4.2.2. Командою File/Open відкриваємо в папці EPP5 файл прізвище.pcb.
4.2.3. Командою Options/Current Line переконуємось, щоб ширина ліній (провідників) була рівною 0.20 мм.
4.2.4. Командою Route/Autorouters викликаємо меню автотрасувальників.
4.2.5. У вікні Autorouter вибираємо програму P-CAD Shape Route.
4.2.6. Активізуємо кнопку Start.
4.2.7. У меню Auturouter Setap встановлюємо значення вікон опції Papameters (рис. 2) та активізуємо OK. На всі запити, подібні до показаного на рис. 3 відповідаємо OK.
4.2.8. Активізуємо команду Reports/Reports. Встановлюємо прапорці згідно з рис. 4. Активізуємо Cancel.
4.2.9. Активізувати команду Tols/Start aytorouter. На повідомлення, що з’явиться, відповісти ОК.
4.2.10. Виконуємо команду File/Save end Return. Якщо не залишилось нерозведених зв’язків, за допомогою клавіші “Print Creeen…” та програми Paint створюємо копію рисунка. Виходимо з редактора PCB.
4.2.11. В робочій папці відкриваємо файл Прізвище.log. Записуємо значення таких параметрів (в кінці файла):
Length on Top (довжина провідників у верхньому шарі);
Length on Bottom (довжина провідників у нижньому шарі);
Total vias (кількість міжшарових переходів);
100% routed with no conflicts (відсоток проведених трас без конфліктів).
4.2.12. Повторюємо п. 4.2.1-4.2.3.
Рис. 2. Опції команди Auturouter Setap
Рис.3. Приклад відповіді на типові запити команди Auturouter Setap
Рис. 4. Встановлення прапорців команди Reports/Reports
Рис. 5. Вікно команди Options/Layers.
4.2.13.Активізуємо команду Options/Layers. Включаємо прапорець Signal (сигнальний шар). У вікні Layer Name вводимо ім’я додаткового шару провідників Int1 та активізуємо кнопку ADD. На повідомлення, що з’явиться, відповісти Да. З’явиться додатковий шар провідників (рис. 5). Таким же чином вводимо додатковий шар Int2 та активізуємо кнопку Close.
4.2.14. Повторюємо п. 4.2.4 -4.2.9.
4.2.15. Виконуємо аналогічно п. 2.10, добавивши параметри шару Int1.
4.2.16. Повторюємо роботу, добавивши шар Int2.
4.2.17. В звіті навести залежність сумарної довжини провідників (в мм) та кількості між шарових переходів у залежності від кількості шарів.
5.4.РЕЗУЛЬТАТИ ТРАСУВАННЯ.
Висновок: під час виконання лабораторної роботи ми ознайомилися з алгоритмами трасування провідників інтегральних схем (ІС) та друкованих плат (ДП). Ознайомилися з методикою автоматичного трасування провідників пристроїв електронної техніки (ЕТ). Набули пpактичних навикiв pоботи з програмою P-CADShape-Based Router . Виконали автоматичне трасування провідників багатошарової керамічно∙ плати за допомогою програми P-CADShape-Based Router. Дослідили залежність сумарної довжини провідників та кількості міжшарових переходів від кількості шарів плати.
ЛІТЕРАТУРА
1. Курейчик В.М. Математическое обеспечение конструкторского и ехнологического проектирования с применением САПР.- М.: Радио и связь, 1990.- 352 с.
2. Разевиг В. Д. Система проектирования печатных плат ACCEL EDA 15 (P-CAD 2000). - М.:Солон-Р. - 2000. - 418с.
3. Уваров С.А. P-CAD 2002 и SPECCTRA. Разработка печатых плат. От зоздания символов элементов и электрических схем до разработки печатых плат и выпуска документации, в том числе приемы автоматического размещения и трассировки. – Москва: САЛОН-Пресс, 2003.- 543 с.
4. Разевиг В. Д. Система P-CAD 2000. Справочник команд. - М.: Горячая линия - Телеком, 2001. - 256с.
5.Уваров С.A. P-CAD 2000, ACCEL EDA. Конструирование печатных плат. Учебный курс. - СПб.:Питер, 2001. - 320с.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора