РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ УЗЛОВ РЭА В ПРОГРАММНОЙ СРЕДЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
P-CAD 2006
учебно-методическое пособие
по дисциплине
«Основы компьютерного проектирования и моделирования РЭС»
для студентов очной и заочной форм обучения
направления 11.03.01 —Радиотехника
и специальности 11.05.01 — Радиоэлектронные системы и комплексы
Севастополь
УДК 621.396
Разработка функциональных узлов РЭА в программной среде автоматизированного проектирования P-CAD 2006: учебно-методическое пособие по дисциплине «Основы компьютерного проектирования и моделирования РЭС» для студентов очной и заочной форм обучения направления 11.03.01 — Радиотехника и специальности 11.05.01 — Радиоэлектронные системы и комплексы / СевГУ; сост. А. Г. Бадалов, В. Г. Слезкин, П. П. Ермолов. — Севастополь: Изд-во СевГУ, 2019. — 89 с.
Целью методических указаний является оказание помощи студентам при освоении пакета прикладных программ P-CAD 2006 для автоматизированного проектирования функциональных узлов РЭА путем приобретения навыков работы в ходе выполнения индивидуальных заданий.
Методические указания утверждены на заседании кафедры радиоэлектроники и телекоммуникаций «27 » августа 2015 г., протокол № 1.
Рецензент: доктор техн. наук, профессор Афонин И.Л.
Ответственный за выпуск:
заведующий кафедрой радиоэлектроники и телекоммуникаций,
доктор техн. наук, профессор И. Л. Афонин
СОДЕРЖАНИЕ
1. Структура и особенности пакета прикладных программ P-CAD 2006. 6
1.1. Состав и параметры P-CAD 2006. 6
1.2. Используемая терминология и назначение «горячих клавиш». 7
2. Выполнение принципиальных электрических схем. 11
2.1. Виды и особенности электрических схем. 11
2.2. Особенности схем, изображаемых в системе P-CAD 2006. 13
2.3. Интерфейс программы Schematic. 14
2.4. Начальные настройки программы.. 15
2.5. Основные действия при создании принципиальных схем. 23
2.6. Изображение сложных схем. 29
2.7. Подготовка схемы печатного узла к проектированию печатной платы.. 33
2.8. Распечатка принципиальной схемы.. 34
3. Разработка печатной платы.. 37
3.1. Настройка редактора печатных плат PCB. 37
3.2. Слои проекта печатной платы.. 41
3.3. Настройка параметров отображения. 43
3.4. Начало работы с проектом печатной платы.. 44
3.5. Подготовка основания платы.. 46
3.6. Размещение элементов. 47
3.7. Трассировка печатных проводников. 49
3.8. Подготовка чертежа печатной платы к выводу на печать. 52
4. Оформление принципиальных электрических схем и чертежей печатных плат с помощью пакета прикладных программ AutoCAD.. 54
4.1. Создание файла принципиальной схемы, совместимого с AutoCAD.. 54
4.2. Настройка среды AutoCAD.. 54
4.3. Использование шаблона рамки чертежа и редактирование изображения 56
4.4. Распечатка документа. 57
4.5. Создание файлов чертежа печатной платы, совместимых с AutoCAD.. 57
4.6. Работа с чертежом печатной платы в среде AutoCAD.. 58
5. Разработка условных графических обозначений компонентов. 60
5.1. Начальные настройки редактора Symbol Editor 60
5.2. Атрибуты условного графического обозначения компонента. 61
5.3. Создание условного графического обозначения. 62
5.4. Особенности разработки условных графических обозначений многовыводных компонентов. 66
6. Разработка посадочных мест компонентов. 67
6.1. Общие настройки программы Pattern Editor 67
6.2. Настройки для конкретных компонентов. 68
6.3. Создание посадочного места компонента. 70
6.4. Особенности разработки шаблонов многовыводных компонентов. 73
7. Создание и ведение библиотек компонентов. 75
7.1. Характеристика библиотек P-CAD 2006 и содержащихся в них компонентов 75
7.2. Принципы работы с менеджером библиотек Library Executive. 76
7.3. Создание однородных компонентов. 79
7.4. Создание неоднородных компонентов. 81
Библиографический список. 87
Приложение А. Параметры пакета прикладных программ P-CAD 2006. 88
Приложение Б. Перечень шаблонов для текстовых документов и чертежей. 89
ВВЕДЕНИЕ
Системы автоматизации проектирования (САПР) радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) строятся на использовании специализированных пакетов прикладных программ для компьютеров. Уже более 10 лет пакет программ для автоматизации проектирования P-CAD является одним из наиболее популярных среди разработчиков РЭА. Это объясняется хорошо продуманной модульной структурой пакета, эффективными возможностями создания и корректировки библиотек элементов, удобным интерфейсом. Кроме того, студентам, освоившим программную среду P-CAD, нетрудно будет самостоятельно изучать и другие современные пакеты САПР, например, OrCAD, Altium Designer и другие.
Структурно методические указания по дисциплине «Основы компьютерного проектирования РЭА» разделены на две части: в первой части, предлагаемой к рассмотрению ниже, приведены основные сведения, облегчающие начальный этап изучения P-CAD 2006, а вторая часть, оформленная в виде отдельного методического пособия, содержит индивидуальные задания, ориентированные на практическое закрепление полученных знаний.
Структура и особенности пакета прикладных программ P-CAD 2006
1.1. Состав и параметры P-CAD 2006
Пакет прикладных программ P-CAD 2006 предназначен для создания принципиальных схем РадиоЭлектронных Функциональных Узлов (РЭФУ), разработки печатных плат (ПП) для этих узлов, включая подготовку файлов для автоматизированного технологического оборудования. Формальные ограничения возможностей пакета приведены в Приложении А.
Пакет содержит несколько программ (утилит), которые можно вызывать как отдельно, так и из другой программы. Составные части пакета имеют следующие названия и назначения:
― Schematic — графический редактор для создания принципиальных электрических схем;
― PCB — графический редактор для размещения компонентов, ручной и полуавтоматической трассировки ПП;
― Symbol Editor — графический редактор для создания Условных Графических Обозначений (УГО) радиоэлектронных компонентов;
― Pattern Editor — графический редактор для создания конструктивных шаблонов (посадочных мест) компонентов;
― Library Executive — менеджер библиотек: программа для создания и ведения библиотек компонентов.
При работе в любом пакете программ вы будете создавать и редактировать различные файлы.
| Открытые в данный момент рабочие файлы рекомендуется время от времени перезаписывать, а по окончании работы сохранить все файлы, созданные вами, на внешнем носителе! |
1.2. Используемая терминология и назначение «горячих клавиш»
В пакете P-CAD 2006 и литературе по этой САПР применяются специфические английские и русские термины, которые необходимо правильно применять (табл. 1.1).
Таблица 1.1 — Список используемых терминов и сокращений
| Термины, сокращения | Комментарии |
| CAD | Computer Aided Design — Разработка Компьютерными Средствами: составная часть сокращенных обозначений САПР любого назначения, указывающая на компьютер как средство проектирования. |
| Component | Компонент: элемент библиотеки, содержащий символ элемента для выполнения принципиальной схемы и один или несколько шаблонов, необходимых для разработки печатной платы. |
| Drag and Carry | «Возьми и тащи»: способ перемещения объектов по экрану дисплея, когда на объект наводят курсор, нажимают и удерживают (зажимают) левую кнопку мыши, перемещают объект на нужное место и отпускают кнопку мыши. |
| Net | Цепь: в P-CAD 2006 цепью считаются все проводники, соединённые между собой. Как только проводится проводник, ему присваивается стандартное имя Net 0000 n, где n —номер цепи. Для удобства имена важнейших цепей можно сменить. |
| OrCAD | САПР РЭС, предназначенная для изображения электрических схем и проектирования печатных плат. |
| Part | Элемент: то же, что компонент; если в одном корпусе, он — единственный. Если в одном корпусе размещено несколько схемотехнических единиц, то элементами являются отдельные единицы. Каждый элемент имеет свой символ, но шаблон посадочного места относится ко всему компоненту (корпусу). |
| Pattern | Шаблон (посадочное место): изображение контура элемента, необходимое для выбора места под его размещение на печатной плате, с контактными площадками для пайки выводов, крепежными и монтажными отверстиями. |
| P-CAD | САПР РЭС, предназначенная прежде всего для проектирования печатных плат (PCB). |
| PCB | Printed Circuit Board — Плата Печатная Цепи (электрической). |
| Термины, сокращения | Комментарии |
| Sheet | Лист. По умолчанию проект выполняется на листе номер 1. Если он не помещается на одном листе, то можно создать и другие листы. |
| SMD | Surface Mounting Devices — устройства (элементы) для поверхностного монтажа. Имеют выводы, расположенные в одной плоскости и не требующие монтажных отверстий. |
| SMT | Surface Mounting Technology — технология поверхностного монтажа, использующая печатный монтаж без монтажных отверстий, с контактными площадками под выводы SMD -элементов. |
| Symbol | Символ: УГО элемента по терминологии P-CAD. |
| Utility | Утилита: составная часть пакета программ, выполняющая отдельную функцию в рамках назначения пакета. |
| ЕСКД | Единая Система Конструкторской Документации — система государственных стандартов, устанавливающая единые по всей стране требования к конструкторской документации на все виды изделий промышленности. |
| Пакет прикладных программ | Набор из нескольких программ и дополнительных файлов, предназначенный для решения комплексных задач. |
| Программа | Набор инструкций, находящийся в оперативной памяти компьютера и управляющий работой процессора. До загрузки в память программа хранится в файлах с расширениями. exe или. com. |
| РЭК | Радиоэлектронный комплекс: РЭС, состоящее из РЭФУ и РЭУ, решающее одну или несколько задач радиоэлектроники и обладающее свойством перестроения структуры с целью обеспечения функционирования. |
| РЭС | Радиоэлектронное средство: изделие промышленности, решающее задачу (задачи) передачи приёма, обработки информации преимущественно средствами радиотехники и электроники. |
| РЭУ | Радиоэлектронное устройство: РЭС, решающее одну или несколько задач радиоэлектроники и имеющее самостоятельное эксплуатационное применение. |
| РЭФУ | Радиоэлектронный функциональный узел: РЭС, решающее конкретную задачу радиоэлектроники, но не имеющее самостоятельного эксплуатационного применения. |
| САПР | Система автоматизированного проектирования: техническая система, содержащая пакет (пакеты) прикладных компьютерных программ и другие технические средства, предназначенная для решения задач проектирования изделий промышленности. |
| Система (техническая) | Сложное объединение элементов, предназначенное для решения конкретных технических задач и обладающее следующими свойствами: — возможность укрупнения и разукрупнения; — иерархическая структура; — образование при композиции новых качеств, не сводящихся к сумме качеств элементов. |
| Слой печатной платы | Плоскость печатной платы, технологические операции в которой производятся в одном процессе. |
| УГО | Условное графическое обозначение элемента, применяемое при изображении принципиальных схем изделий. Имеет форму и размеры, предписанные государственными стандартами. |
| Утилита (Utility) | Составная часть пакета программ, выполняющая отдельную функцию в рамках назначения пакета. |
| Шелкография | Технологический процесс нанесения краски или лака на плоскость путём продавливания сквозь тканевый трафарет. Предварительно на трафарет наносят непроницаемый для краски рисунок тех зон, на которые она не должна попасть. |
| «Щёлкнуть на кнопку» | Чаще всего под «кнопкой» понимается её изображение на экране, которое программным путём может управлять каким-либо действием. Обычно «щёлкнуть» означает кратковременно нажать на левую кнопку мыши после наведения курсора на «кнопку». |
| ЭРИ | Электрорадиоизделия: конструктивные и электрические составные части РЭС, в которых осуществляются преобразования сигналов: резисторы, конденсаторы, трансформаторы, транзисторы и т.п. |
Все операции по настройке программной среды и выполнению действий можно выполнить с помощью инструментов, выведенных в окнах пользовательского интерфейса. Однако некоторые команды удобнее всего выполнять, нажимая «горячие клавиши» клавиатуры (табл. 1.2).
Таблица 1.2 — Основные «горячие клавиши» P-CAD 2006
| Клавиша | Назначение |
| + | Увеличение масштаба размеров изображения на рабочем поле редактора |
| – | Уменьшение масштаба размеров изображения на рабочем поле редактора |
| A | Переключение между относительной и абсолютной координатными сетками |
| F | Для символов в Schematic и Symbol Editor зеркальное отражение выбранного объекта относительно вертикальной оси. В PCB перенос посадочного места с верхнего слоя (TOP) на нижний (BOTTOM) и обратно |
| G | Переключение шагов координатной сетки |
| L | Циклический перебор листов проекта в Schematic |
| O | Выбор режима раскладки линий и проводников |
| Q | Переключение между «упрощенным» и нормальным режимом просмотра |
| W | Циклический перебор ширины линий и проводников (в Schematic — только линий) |
| R | Поворот выделенного объекта (объектов) на 90 градусов против часовой стрелки |
| Shift→R | В PCB и Pattern Editor — поворот выделенного объекта на угол, установленный в поле Rotation Increment вкладки Option>Configure этихредакторов |
| S | Переход из текущего режима редактора в режим выбора (Select) |
| X | Переключение режимов отображения курсора |