SPOJENÁ ŠKOLA KYSUCKÉ NOVÉ MESTO. Úvod do programu OrCAD CAPTURE PCB ORCAD PSPICE

Transcription

1 SPOJENÁ ŠKOLA KYSUCKÉ NOVÉ MESTO Úvod do programu OrCAD CAPTURE PCB ORCAD PSPICE 2013

2 1. Úvod Konkurencieschopnosť výrobcov elektroniky na súčasnom trhu núti návrhárov a konštruktérov skrátiť čas vývoja naprieč celým cyklom vývoja a prípravy do výroby, aby sa zrýchlil čas na umiestnenie nového výrobku na trhu. Na to aby konštruktéri boli úspešní v tomto procese, potrebujú sadu výkonných, intuitívnych a navzájom integrovaných nástrojov, s ktorými je možné pracovať súvislo pozdĺž celého postupu návrhu. Popísať funkciu zložitých elektronických obvodov schémou je náročné na čas a množstvo kooperujúcich pracovníkov. Rovnako významné a potrebné je do návrhu zapracovať špeciálne zákaznícke či polozákaznícke integrované obvody tiež nazývané programovateľné obvody. Na ich správnu aplikáciu musíme poznať vnútornú štruktúru týchto integrovaných obvodov, ich použitie a špecializované programovacie jazyky pre popísanie činnosti obvodu v konkrétnom zapojení. V Európe je v týchto súvislostiach najviac používaný jazyk VHDL a v Spojených štátoch amerických VERILOG. Najväčšími výrobcami programovateľných obvodov sú XILINX a ALTERA, ktorí poskytujú i vývojové prostredia pre návrh s obvodmi, ktoré vyrábajú. Kniha je určená pre 2., prípadne 3. ročník stredných elektrotechnických priemyselných škôl. Je krátkym úvodom do ucelených systémov, ktoré pomáhajú žiakovi v jeho tvorivej práci. Obsahuje množstvo postupov a príkladov tak, by ich bolo následne možné použiť v samostatnej práci pri realizácii jednoduchých projektov a zadaní pri nácviku návrhu elektronických obvodov. 1. Obrázok Postup pri príprave nového výrobku na trh 2

3 1.1 Čo by sme mali vedieť ovládanie základov analógovej ale i číslicovej elektroniky ovládanie elektrotechnických značiek ovládanie základov kreslenia technickej dokumentácie ovládanie základných návrhových postupov a výpočtov ovládanie konštrukčných zásad tvorby dosiek plošných spojov základné znalosti z implementácie logických obvodov základné znalosti o systéme OrCAD, či inom komplexnom grafickom systéme znalosti z výroby, osadzovania a spájkovania plošných spojov znalosti z použitia meracích prístrojov a meracích metód 1.2 Použité návrhové prostriedky Pri návrhu elektronického obvodu budeme pracovať s návrhovým prostredím Cadence OrCAD16.6 prípadne Allegro. Firma Cadence patrí k svetovým producentom návrhových prostredí pre elektrotechniku, kde patrí i firma firma Mentor Graphics, ale i ďalšie. V školstve bol OrCAD známejší, a preto je v tejto publikácii venovaný priestor programu Cadence OrCAD. Firma Cadence významným spôsobom prispôsobila prostredie OrCAD 16.6 prostrediu a možnostiam Allegro, čím možnosti OrCADu významným spôsobom rozšírila, avšak za cenu potrebných znalostí pracovať s významne pozmeneným prostredím, čím predznačila používanie systému Allegro konštruktérom do budúcnosti. Cadence OrCAD obsahuje výkonné nástroje (zahrňujúce i Cadence PSpice ). OrCAD má dlhú históriu, vyhovujúcu požiadavkám odborníkov. Projektovanie je vhodné pre menšie návrhové skupiny ale i individuálnych návrhárov zostáv plošných spojov (PCB: printed circuit board). OrCAD PCB návrhová zostava sa s ohľadom na technologické potreby vyvíja s potrebami návrhára. OrCAD PCB je výkonná vzájomne prepojená integrovaná návrhová zostava. Obsahuje: Projektové prostredie Capture, knižničné nástroje, editor schém a PCB editor (editor plošnýh spojov), automatický/interaktívny router čo je ukladač plošných spojov (auto/interactive router), a voliteľný analógový a analógovo, digitálny simulátor. Dostupný vysoko výkonný rad produktov z OrCAD je plne doplniteľný z rady produktov Cadence Allegro PCB riešení, ktoré významným spôsobom zväčšujú možnosti vývojových pracovísk. S programom OrCAD a Eagle sme sa stretli v 2. ročníku v predmete Grafické systémy. V predmete PRAX, posunieme naše vedomosti do realizácie jednoduchých projektov, čím si pripravíme pôdu pre prípadnú praktickú maturitnú prácu. Cadence OrCAD 16.6(Allegro) obsahuje aj tieto programy: OrCAD System Planner: program pre návrh programovateľných obvodov FPGA OrCAD Capture and Capture CIS: program pre realizáciu výkresovej dokumentácie OrCAD PCB Designer: program pre návrh dosiek plošných spojov Active Parts Portal: program pre zjednodušenie prístupu ku databázam súčiastok OrCAD Signal Explorer: program pre zisťovanie signálovej integrity na doske plošného spoja PSpice and Advaced Analysis: program pre analýzu činnosti elektronických obvodov Ďalšie programy pre automatické návrhy plošných spojov (autorotery), pre 3D zobrazenie výrobku, výrobné dáta, návrh a zobrazenie mechanickej konštrukcie a podobne Dôležite upozornenie: Dáta medzi programami sa odovzdávajú automaticky, bez ručného prepisovania. Je možné súčasne pracovať s viacerými programami naraz tak, že v reálnom čase vidíme odozvu na zmenu dát v jednom programe na zmenu správania sa v druhom. 3

4 2. Ciele Po absolvovaní týchto cvičení, by ste mali byť schopní aplikovať postup pri príprave jednoduchého výrobku na trh elektronických výrobkov. V cvičeniach si prejdeme všetky etapy prípravy: Definícia Návrh Realizácia. Pozri obrázok Úvod do cvičení Táto séria cvičení umožňuje nakreslenie obvodových schém pomocou Capture, simulácie ich elektronickej funkcie v PSpice, návrh dosiek plošných spojov v PCBEditor (Allegro), zahŕňa i automatický router (SPECCTRA), 3D vizualizáciu, výrobu elektronických zariadení a meranie ich parametrov. Programy z OrCAD 9 Capture a PSPice poznáme, ale tretí OrCAD PCB Designer je nový. LayOut firma CADENCE ďalej nerozvíja. PCB Designer je najzákladnejšia verzia Cadence Allegro. Allegro je široko využívaný v priemysle a je podobný Cadence software, ktorý sa používa na návrh integrovaných obvodov (ICS). Dobrá správa: je, že Allegro je oveľa výkonnejší ako potrebujeme v našich aplikáciách. Zlá správa je, že pre naše jednoduché obvody má Allegro obrovské množstvo funkcií a ich mnohé možnosti a funkcie sa môžu zdať mätúce. Upozornenie: Problémy v softvéri, hlavne nekompatibility medzi knižnicami, určených pre Capture a pre PCB Editor, pretrvávajú i z minulosti a treba o nich vedieť. Hlavne si treba všímať názvy puzdier a im odpovedajúcim schematickým značkám, ako aj značeniu vývodov. Prípadné rozdiely treba ručne opraviť. K dispozícii je pre všetky tieto programy rozsiahla pomoc on-line. Pokiaľ ste jazykovo zdatní nepodceňujte ju! Nájdete v nej informácie, ktoré len ťažko stiahnete niekde z internetu! Prosím, pokúste sa preto požiadať o pomoc vášho učiteľa, pokiaľ sa dostanete do problémov. Je to súčasť vyučovacieho procesu. Pokiaľ sa pokúsite samostatne veci napraviť, pravdepodobne si problém len zhoršíte. O každej schematickej značke je vedených množstvo informácií, do editácie ktorých sa dostanete v Capture cez nástroj Edit properties. My si budeme všímať priečinky ktoré poskytujú nasledovné informácie: elektrické symboly, potrebné pre kreslenie obvodov v Capture. elektrické modely, potrebné pre simuláciu obvodov v PSpice. mechanické rozmery s vývodmi puzdier. Stopy f o o t p r i n t, preukazujú fyzické veľkosti a tvary súčiastok v PCB Editore. (Ukazujú na potrebné miesto ktoré je potrebné uchovať pre súčiastku kde sú vývody súčiastky spájkované na dosku ) V Allegro, či OrCAD 16.6 i 3D model. Pamätajme, že každý typ komponentu je uložený v inom súbore a knižnici a používateľ vyberá súbory potrebné pre konkrétny návrh. Mechanické rozmery súčiastok sú rozmiestnené v novej knižnici, ktorú zatiaľ nepoznáte. Možno sa budete diviť prečo sú potrebné ešte ďalšie knižnice. Dôvodom je to, že komponenty s rovnakým elektrickým správaním sú súčasťou nerovnakých zapuzdrení. Napríklad integrovaný obvod môže byť v dvoch verziách: tradičné, plastické dvojité in-line puzdro (PDIP) s pinmi 0.1, ale i v menšom puzdre povrchovo- pripojené (SMD), s vývodmi len 0.5 mm Platí to aj naopak: rezistory určitého jednotného tvaru majú hodnotu elektrického odporu v širokej škále hodnôt, pričom ich mechanické rozmery sú identické. (majú však rovnako 4

5 veľkú výkonovú stratu). Ďalšie informácie sú potrebné pre opis vlastností dosky plošných spojov, na ktorých sú namontované súčiastky. Upozornenia pre prácu na dielenskom cvičení: Vlastné projekty, ktoré budete vytvárať by mali byť uložené v centrálnom systéme prístupné prostredníctvom siete ako X disk. Neuložené súbory na sieťovom disku môžu byť vymazané! Prosím, aby ste dôsledne plnili príkazy vyučujúceho, kde a ako si uložíte svoje dáta! Cadence systém poskytuje mnoho nástrojov, ktoré nie sú potrebné pre úvodné návrhy. Prosím nesnažte sa používať príkazy, ktoré nie sú v tomto návode popísané. Stratíte veľa času a môžete prísť o veľkú časť vašej práce. Keď natrafíte na problémy, požiadajte o pomoc vášho učiteľa. Ak sa to budete pokúšať opraviť sami, pravdepodobne si to len zhoršíte. 4. Príklad1- Tranzistorový multivibrátor 6Hz jednoduchá syntéza Obr. 2 tranzistorový multivibrátor, ktorý bude simulovaný použitím Spice. Upozornenie: Výpočet hodnôt jednotlivých prvkov zapojenia je potrebné hľadať na hodinách elektroniky, či dielenskej praxi, prípadne požiadajte o metodickú príručku výpočtu od učiteľa na hodine. Je nanajvýš žiaduce, aby ste výpočet zrealizovali sami, aj mu rozumeli a odovzdali ho aj so súbormi z OrCadu, ako aj s výrobkom, vrátane meraní na ňom. 4.1 Vytvorenie projektu Pre každý projekt v OrCAD-e si vždy vytvorte nový adresár! Ak tak neurobíte, môžete sa dopustiť ťažko identifikovateľných chýb. V každom prípade to pomôže udržiavať vašu prácu organizovanú. Vyberte Start > Programs > OrCAD 16.6> OrCAD Capture. 5

6 Zapamätáme si, že naše prvé kroky musia vždy smerovať k vytvoreniu nového adresára pre uchovanie všetkých súborov nášho projektu! Obrázok 3: okno pre vytvorenie nového projektu 1. Zvoľte File> New>Project 2. V dialógovom okne New Project : Vyberte Analog or Mixed A/D projekt. Táto voľba je veľmi dôležitá, inak by ste nemohli váš obvod simulovať! Dajte projektu zmysluplný názov. Nikdy nepoužívajte špeciálne znaky, ani mäkčene! Špeciálne znaky sa nesmú nachádzať ani v používaných adresároch! Kliknite na Browse key a vyberte si váš priečinok. Ak ešte nemáte vytvorený adresár pre váš návrh, kliknite na Create directory a zadajte vhodný názov. Kliknite na OK. Vyberte tento nový adresár a kliknite na OK. Cesta a adresár sú teraz zobrazené v rámčeku.v dialógovom okne New project kliknite na OK. Kliknite na tlačidlo Next. Vyberte Create a blank project a potom kliknite na tlačidlo OK. Teraz bude vytvorený váš projekt. Projekt Manager okno (v čele name.opj) poukazuje na súbory súvisiace s vaším návrhom a zdrojmi, ktoré budú použité ako knižnice súborov Otvorte okno SHEMATIC 1. V pravom dolnom rohu sa nachádza Tittle box Nakreslite obvod Obrázok 4: Nástrojová lišta na kreslenie schémy Nakreslite obvod ako je na obrázku 1. Metóda je podobná ako v minulých verziách OrCADu. Prejdením myši na ikonu nástroja sa zobrazí text na čo nástroj slúži. Ikony a ich použitie sa mierne líšia od predošlých verzií. Pokiaľ použitie ikon spôsobí problém, požiadajte vyučujúceho o pomoc.. Mená komponentov sú uložené v tabuľke 1. Elektrolytický kondenzátor musí byť nainštalovaný so správnou polaritou inak sa dopustíte fatálnej chyby. Jeho parameter Cmax je jeho maximálne pracovné napätie ktoré nie je potrebné pre našu simuláciu, avšak je ho nutné poznať!. 6

7 Všetky obvody musia obsahovať nulový bod nazývaný uzol 0 (nie GND). Ak ho zabudnete pridať, získate mätúce správy o nespojených uzloch. Môžete ho získať stlačením tlačidla na paneli nástrojov na pravej strane. Pspice nerozozná veľké a malé písmená. 1 Meg, či 1meg. Nepoužite 1M pretože m alebo M znamená mili, a nie mega! Knižnice musia byť vybraté z Pspice zložky, inak komponenty nebudú obsahovať Pspice modely a nebudete schopný simulovať ich činnosť, alebo budete musieť tieto modely ručne pridať. Ako, poraďte sa s vyučujúcim. Jednoduché súčiastky, ako odpory, sa nachádzajú v analógovej knižnici. Zdroje ako V DC sú umiestnené v zdrojoch source. Param blok je umiestnený v špeciálnej knižnici. special. Keď nemôžeme odhadnúť kde je komponent umiestnený, použijeme vyhľadávanie. Pravdepodobne to budeme potrebovať vykonať pri tranzistore, ktorý sa nachádza v knižnici bipolar. Knižnica C:\ProgramFiles \tools\pspice\ library Tabuľka 1. Použité súčiastky pre tranzistorový multivibrátor Part Name Schéma Footprint Knižnica footprint C:\OrCAD\OrCAD_16.0_Demo \share\pcb\pcb_lib\symbols analog Resistor R R 1 až R 4 RES400 Obsahuje jedinú knižnicu analog Cpolarised C elect C 1 až cap196 uprav značenie Obsahuje jedinú knižnicu C 2 vývodov! vývodov! bipolar Transistor Q2N2222 Q 1 až TO18 Obsahuje jedinú knižnicu Q 2 Source V DC zdroj s oneskorením.. Vpulse V3 Nie je Obsahuje jedinú knižnicu Source Vcc zdroj Vdc V1 Nie je Obsahuje jedinú knižnicu C:\ProgramFiles \tools\library\ connector Obsahuje jedinú knižnicu Connector Connector CON1 a Jumper1 Obsahuje jedinú knižnicu Discrete LED LED D1 cap196 Obsahuje jedinú knižnicu Skontroluje správnosť nakreslenia výkresu xxx.drc. Vždy spájajte súčiastky s čiarami tak, aby sa ich vývody, alebo čiary sa neprekrývali (neležali na sebe, alebo neprechádzali cez vývody súčiastok, či nebodaj priamo cez ne, čo potom môže spôsobiť fatálne chyby, ale odporuje to i normám na kreslenie schémy. 7

8 Vedenia a komponenty môžu byť niekedy pripojené chybne. Použite Place > Junction, alebo pre odstránenie nesprávnych prepojení.použite nástroje z toolbaru, ktorý je na pravej strane editora schém. Poznámka nástrojová lišta sa dá presúvať. V obvode na uzloch umiestnite sondy, kde chcete zobraziť parametre signálov. To je jednoduchší spôsob než ich výber zo zoznamu premenných v Probe (PSPICE), ktorý však poskytuje podstatne väčšie možnosti. Požiadajte učiteľa, aby Vám tieto možnosti demonštroval. Používajte off-page konektory pre označenie uzlov, ako sú vstup a výstup, kde budú zobrazené napätia. Pri analýze správania sa obvodu v Probe sa objavujú mená signálov, ktoré chceme zobraziť. Pomocou mien off page konektorov sa ľahšie identifikujú. Obdobne (môžeme použiť i place net alias čím si pomenujeme vodiče a ich elektrické signály. Tieto mená volíme pre nás zrozumiteľne, nakoľko ich neskôr využijeme pri analýze činnosti obvodu) Simulácia činnosti obvodu Obrázok 5 : Vytvorenie nového simulačného profilu Obrázok: 6 Výber typu simulácie a jej nastavenie 1s je jej čas trvania 8

9 Obrázok 7: Priebehy napätia U KE tranzistoru Q2. T = 154,833ms f = 6,458Hz 5. Príprava pre návrh dosky plošného spoja Prekreslíme schému na schému, z ktorej navrhneme plošný spoj. Odstránime zdroje, napäťové markery a pripojíme konektor P1. Upravíme hodnoty prvkov tak, aby f = 6Hz ±5% Obrázok. 8 Schéma pre vytvorenie plošného spoja Vytvoríme spojovací súbor medzi schémou a plošným spojom: netlist xxx.mnl. Použijeme ako vzor neosadenej dosky plošného spoja vzor, ktorý si vytvoríme. Navrhneme rozmiestnenie puzdier súčiastok(footprintov) a ich vzájomné prepojenie 9

10 Obrázok 9. Návrh postupnosti krokov pre vytvorenie PCB z Capture a prechod do PCB Editora. Všetky tri trasy pre PCB Editor záležia na tom, či sú dráhy (plošné spoje) nakreslené ručne, (ako to urobíme v našom prvom návrhu) automaticky v PCB Editore, alebo použitím automatického prepojovacieho programu routera (SPECCTRA), ktorý je samostatnou aplikáciou. Obrázok 10. Knižnice skutočných komponentov (footprint) 10

11 Knižnica sa nachádza v OrCAD PCB c:\orcad\orcad_16.3\share\pcb\pcb_lib\symbols\ Schematickým značkám musia byť v schéme priradené názvy skutočných rozmerov súčiastok (footprintov). Existuje nekompatibilita medzi elektrolytickým kondenzátorom C_elect v knižnici schematických značiek a v knižnici jeho reálnych rozmerov - (footprint). Vývody puzdra sú očíslované 1, 2, ale v schematickej značke kondenzátora sú p, n. Znamená to, že softvér nemôže spárovať schematickú značku kondenzátora s jeho puzdrom (footprintom). V schéme upravte elektrolytický kondenzátor a zmeňte čísla jeho v vývodov. Tu je postup: Obrázok:11. Z načenie vývodov kondenzátora v schéme Obrázok: 12. Značenie vývodov kondenzátora v plošnom spoji 11

12 Postup na zmenu označenia vývodov v schéme: 1. V s c h é m e Označte elektrolytický kondenzátor a potom vyberte Edit > Part z menu. Potom sa objaví okno so zväčšeným pohľadom na kondenzátor. 2. Záporný pin je na pravej strane zobrazený ako červená čiara. Označte ju a potom vyberte Edit > Properties Pin Properties dialógové okno. 3. Zmeňte písmeno n na číslo 2 a kliknite OK Nerobte si starosti s menom vývodu. Ten len popisuje jeho funkciu, nie fyzickú polohu v puzdre. 4. Pozitívny pin je zobrazený ako kruh. Označte ho a upravte písmeno p na číslo 1 5. Vyberte File > Close (alebo ikonu zatvoriť, ako obvykle). Máte na výber samotnú aktualizáciu tejto jedinej súčiastky, alebo všetkých - to znamená všetky komponenty C_elect v našom návrhu. Vytlačte svoj výkres a vložte si ho do svojej laboratórnej knihy. Obvod zaberá len malú časť stránky, takže je dobré zvoliť File > Print Area > Nastavte a označte obdĺžnik, ktorý obsahuje iba časť stránky, ktorú chcete vytlačiť. Upozornenie: Skontrolujte si váš návrh. DRC 5.2. Pridávanie footprintov Na to, aby bol obvod v PCB zrealizovaný, musíte pridať footprinty ku všetkým schematickým značkám. Jedná sa o fyzické obrysy súčiastok vrátane pozície pinov. PSpice knižnica obsahuje stopy/footprinty/, z ktorých je väčšina nevhodných!. Musíme teda ihneď vstúpiť do správnej knižnice. Footprinty v tomto zadaní sú uvedené v tabuľke 1. Nepomýľte si písmeno O s číslicou 0. V Capture v schéme: 1. Potiahnite kurzorom tak, aby boli všetky súčiastky zahrnuté do jedného obdĺžnika. 2. Vyberte Edit > Properties z menu, ktorý vyvolá Properties spread- sheet. 3. V Properties spreadsheet v Capture napíšte do PCB Footprint oblasti všetky mená footprintov, alebo ich názvy aspoň skontrolujte.. 12

13 5.3. Kontrola pravidiel návrhu Ďalším krokom je Design Rules Check, na to, aby sme sa uistili že neexistujú ďalšie chyby. 1. Kliknite na Project Manager a zvýraznime návrh(s príponou.dsn) 2. Zvolíme Tools >Design Rules Check z menu. 3. Vyberieme Options (pravdepodobne predvolené nastavenie). report identical part references check unconnected nets 4. Klikneme na tlačidlo OK, a pozrieme sa na správy v sekcií log okna, prípadne vo výstupnom súbore s príponou: drc. 5 Vrátime sa do nášho nákresu a opravíme prípadné chyby. Chyby vo výkrese môžu byť zobrazené v zelenom kruhu 6. Možno budete chcieť spustiť Design Rules Check a vybrať Action >Delete existing DRC markers, a tým sa zbavíte zelených kruhov, avšak zmizli len chybové hlásenia ale chyby nezmiznú samy, tie musíte opraviť! 6. Príprava prázdnej pre návrh dosky plošného spoja Vytvorenie vzorovej neosadenej dosky v PCB Editore Vyberme v OrCAD PCB Demo: File > New z menu (nezabudni vybrať príponu súboru brd). V prvom dialógovom okne nastavíme Drawing Type to Board (wizard) (sprievodca). Klikneme Browse a prejdeme na nový adresár allegro a nazveme dosku napríklad Etalon1.brd, alebo iný vhodný názov ako napríklad VzorDosky či iný. Klikneme Open a potom OK. Tým sa dostaneme pomocou niekoľkých obrazoviek až k definícií parametrov pre PCB. Niektoré z nich sú zrejmé ako veľkosť dosky, zatiaľ čo iné nastavujú pravidlá návrhu: šírka čiary na PCB, koľko miesta musí zostať medzi nimi, a tak ďalšie. Tu je potrebné poznať triedy konštrukčného vyhotovenia dosiek plošných spojov, ale i požiadavky výrobcu plošných spojov! Obrázok: 13. Postup pre vytvorenie neosadenej dosky plošného spoja 13

14 1. Prvá ponuka je čisto opisná viď obrázok 14. Prečítajte si ju a kliknite na tlačidlo Next >. 2. Ste žiadaný o šablónu dosky. My však žiadnu nemáme, a tak vyberieme No (pravdepodobnepredvolené) a klikneme Next. 3. Ďalej budeme požiadaný o tech súbor. To je skratka pre technologický súbor, ktorý určuje pravidlá konštrukcie počet vrstiev, šírky oddelených dráh a podobne. Nebudeme teraz používať ani jeden predvolený tech súbor, preto vyberieme No a klikneme na Next. 4. Ďalej si program vypýta symbol dosky My však žiadny nemáme, tak stlačíme No a znovu klikneme Next 5. Teraz sme získali priestor pre parametre, ktoré musia byť nastavené. Jednotky by mali byť v Mils. Nie sú to milimetre, ale americký výraz pre tisícinu palca. 1 mm 40 mils. Všetky rozmery sú uvedené v týchto jednotkách, tak si na ne zvyknite. Ponechajme veľkosť výkresu A ( je to americká veľkosť a ak sú jednotky v mils, nie je povolené používať európsku A4 a umiestnime dosku v strede výkresu. 6. Nastavíme mriežkovú konštantu na 20 mils. Etch vrstva počíta počet vrstiev medi na doske počet vrstiev dráh pre signály a napájanie. Aj keď budeme v prvom návrhu používať iba jednu vrstvu, ponecháme jej hodnotu.nerobte si starosti s predlohou. 7. Ponechajme názvy ako Top a Bottom a ich typy ako Routing Layer. 8. Zadáme hodnotu 20 pre minimálnu Minimum Line. Šírku medeného spojovacieho pásika medzi vývodmi súčiastok. Táto hodnota sa potom rozšíri do ďalších políčok. (To znamená alebo 0.55 mm, ktoré sú pre nás dostatočne široké a vytvárajú ľahko realizovateľnú dosku pre ručnú výrobu dosky). Klikneme na Default via padstack a vyberieme Via26. Tento prvý návrh je až príliš jednoduchý pre používanie spojovacích ciest, ktoré prenášajú signál z jednej vrstvy PCB do inej, ale ďalšia vrstva môže byť vyžadovaná neskôr, takže sa vzor prázdnej dosky hodí i na zložitejšie návrhy neskôr. 9. Vyberieme obdĺžnikovú dosku (kuriózne je, že sú predvolené kruhové dosky). 10. Zadajte šírku 3000 a výšku 2000 mils. to definuje obrys dosky Nevyberieme žiadny zrezaný roh cutoff. Upresníme vzdialenosť Route keepin na 100. Keepin znamená, že objekty musia byť uložené v rámci regiónu. V tomto prípade to znamená, že dráhy môžu byť vedené 100 mils ku okraju dosky. Ten vytvára okolo PCB hranicu pre podporu spracovania a výroby ( Stretneme sa keepouts aj neskôr ). Nastavte Package ochranu rozmiestnenia od okraja dosky na hodnotu 250mils. Komponenty musia byť umiestnené v rámci ochrany a preto nesmú byť bližšie, ako 250 mils ku okraju dosky. 14

15 Obrázok: 14. Kliknite zadanie rozmerov dosky. Obrázok: 15. Vytvorená vzorová prázdna neosadená doska Toto dialógové okno nastavilo návrh pravidiel a vytvorilo prázdnu dosku, ktorú môžeme vidieť v hlavnom okne PCB Editora, zobrazeného na obrázku 16. Sú tam tri obdĺžniky pre dosku, route keepin a package keepin. Vyberieme priečinok nášho projektu, kde uložíme vzor prázdnej dosky. File > Save a zatvoríme PCB Editor. Ďalším krokom je návrat do Capture. Uložíme dosku v PCB Editore, tak aby mohla byť pridaná ako prázdna doska v Capture pri vytváraní netlistu. 15

16 3.2. Vytvorenie netlistu Netlist je spojovací súbor medzi schémou a plošným spojom. Obrázok: 16. Prázdna doska novaformavzor1 a doska so súčiastkami novaforma1 Mená súborov sa vo Vašom projekte budú líšiť. Informácie o našom návrhu sú teraz v netliste a budú poslané z Capture do PCB Editora. Capture obsahuje popis funkcie obvodu pomocou schematických značiek a táto informácia sa presunie ako podklad pre vytvorenie konštrukčnej schémy. (V skutočnosti sú k dispozícii tri súbory, ale teraz sa na ne nebudeme pozerať). 1. Informácie o našom návrhu sa nachádzajú v Project Manageri v okne Capture. 2. Zvoľte Tools > Create Netlist. z menu, ktoré zobrazí Kompletné dialógové okno na vytvorenie netlistu dialógové okno na obrázku 17. Uistite sa, či je v Create Netlist záložka PCB Editor vybraná a je teda aj aktívna. 3. Skontrolujte, či okienko PCB Footprint obsahuje text PCB Footprint. 4. Skontrolujte, či je vybrané políčko Create PCB Editor netlist. 5. Podľa možností by mal byť Netlist Files Directory zobrazený ako allegro. Vyberte políčko Select Create or Update PCB Board ( Netrev). 6. Na Input Board File, vyberte holú dosku, ktorú sme práve nastavili, alebo ak máme pripravenú inú prázdnu dosku, tak na ňu. 7. Output Board File by sa mal teraz zobraziť automaticky. Ak nie, tak to upravte. Mali by ste použiť nový allegro adresár. 8. Pod Board Launching Option, vyberte Open Board v OrCAD PCB Editor. Toto je žiadané, pretože naša licencia nepokrýva plnú verziu allegra čo je škoda, nakoľko veľmi skoro narazíme na obmedzenia pri zložitých návrhoch.. 9. Údaje v dialógovom okne by mali byť teraz podobné obrázku 17 Okrem toho, názvy častí sú odlišné. Kliknite na tlačidlo OK. 16

17 Úvod do OrCAD 16.6 Budeme upozornený, že náš netlist bude uložený do Capture Progress. Okno ukazuje rôzne potrebné procesy: Potom nasleduje zobrazenie: Netlisting. Updating OrCAD PCB Editor Board. PCB Editor bude spustený s našou novou prázdnou doskou. OrCAD PCB Editor nás taktiež upozorní, že databáza bola naposledy uložená vyšším nástrojom, ktorý môžeme ignorovať. Ak sa vyskytne chyba a proces zlyhá, poraďte sa s vaším učiteľom. Obrázok: 17. Proces vytvárania netlistu :Netlisting the design Teraz by sme sa mali znovu pozrieť na našu dosku na obrazovke PCB Editoru. Súčiastky sú neviditeľné. Zavrite Capture a uložte všetky súbory. Ak si PCB Editor sťažuje, že pri spúšťaní nie sú prípustné žiadne licencie, tak ste pravdepodobne zabudli vybrať Open Board in OrCAD PCB Editor, alebo ste vybrali ste inú možnosť. Ak sa Netlist Files Directory nezobrazuje automaticky ako allegro, a nič sa nedeje keď spustíte allegro, potom je problém s oprávnením. Netlist musí byť vytvorený užívateľom s administrátorskými oprávneniami! OrCAD PCB Editor je obmädzená verzia Allegro PCB Editoru. Určite ak v ňom začnete pracovať rýchlo zatúžite pracovať s plnou verziou Allegro, ale o tom neskôr. Napriek tomu je podstatne výkonnejší ako je potrebné pre naše jednoduché návrhy, ktoré vytvoríme. Jeho rozhranie budete pravdepodobne cítiť ako cudzie, pretože aplikácia bola pôvodne vyvinutá pre systém UNIX a bola importovaná na Windows s minimálnymi zmenami. Odlišnosti oproti LayOut sú zrejmé takmer okamžite. V PCB OrCAD Editore je vždy k dispozícií iba jeden otvoriteľný návrh. Neexistuje žiadny nástroj napr. ESC, ktorým sa dostanete do preddefinovaného nulového stavu. Ak nie ste si istí, ktorý nástroj je aktívny, kliknite pravým tlačidlom myši do oblasti prázdneho priestoru a zvoľte Done z kontextového menu, ktorým sa preruší aktuálny nástroj. 4. PCB Editor 4.1. PCB Okno PCB Editor potrebuje veľkú obrazovku obrázok 16. Lišty sú rozmiestnené v dvoch riadkoch pod menu a ďalšie stĺpce dole na ľavej strane. Ich usporiadanie závisí od veľkosti obrazovky a nastavenia. Hover ukazovateľ nad tlačidlom myši slúži pre odhalenie funkcie tlačidla. Control panels na pravej strane s ceduľou pre Visibility, Options a Find. Panel sa objaví pri pohybe ukazovateľa na jeho ikonu. Command console okno v ľavej dolnej časti obrazovky. To zobrazuje bežiaci záznam o vašej činnosti a je užitočné vtedy, keď Allegro čaká na vstup od vás. Taktiež ukazuje výstup z pokynov, ako sú Design Rules Check. Worldview okno ukazuje, vzťah medzi plochou a pohľadom v hlavnom okne dizajnu. Je vhodný pre pohyb design okna okolo plochy ako budeme čoskoro vidieť. Status bar v dolnej časti obrazovky. Ukazuje súradnice ukazovateľa (krížik) a p tlačidlo, ktoré je vhodné pre zápis súradníc miesto kliknutia myšou. Na pravej strane sa nachádza sfarbený blok nazvaný DRC, určený pre Design Rules Check (ako si samozrejme pamätáte z Capture,). Ak je žltý, návrh nebol 17

18 kontrolovaný. Obvykle by mal byť zelený, a slúži na preukázanie, že je zapnutá automatická kontrola. Často sa poukazuje na návrh v Allegro ako na databázu, pretože to je to, čo je zrejmé z hľadiska počítača. Jednotlivé prvky konštrukcie sú zaradené do tried a podtried. Tu sú niektoré spoločné prvky: Etch trieda zahŕňa oblasti medi ktoré pôsobia ako podložky pre komponenty a vedenia, ktoré vedú signály. Naše návrhy majú maximálne dve podtriedy etch, horné a dolné. Board Geometry trieda obsahuje údaje, ktoré sme už použili. Existujú tiež Silkscreen_Bottom a Silkscreen_Top, ktoré sú použité pre text a na komentovanie plochy. Taktiež sme videli Package Keepin class, ktorá sa používa na zobrazenie komponentov, ktoré boli umiestnené príliš blízko k okraju dosky Aktívne triedy a podtriedy môžu byť vybraté v ovládacom paneli. PCB Editor ak sú nástroje aktívne, obvykle vyberá vhodné triedy automaticky. Obrazovka vždy zobrazí plochu kresby plošného obrazca z horného pohľadu. Spodná vrstva je vidieť cez plochu, ako by bol základný materiál dosky priesvitný. 6.7 Pohyb s celou doskou plošného spoja Existujú dva spôsoby pohybovania návrhu pohybujte ním vertikálne alebo horizontálne. Použite šípky na klávesnici. Podržte prostredné tlačidlo myši v návrhu a ťahajte. Mätúce je na tom to, že návrh sa pohybuje v opačnom smere ako je pohyb myšou. Taktiež budeme potrebovať zoom pre prezeranie malých detailov, alebo pre preskúmanie layoutu. Opäť existujú dve metódy. Použite príkazy pod View menu. Existujú zodpovedajúce tlačidlá a klávesové skratky. Zoom Fit vypĺňa okno s vašim kompletným návrhom a je užitočné ak sme stratili prehľad, kde sa vo výkrese nachádzame. Rolovacie koliesko približuje a odďaľuje, zamerané vzhľadom na aktuálnu pozíciu ukazovateľa. 6.7 Manuálne umiestnenie komponentov Vyberte Place > Manually z menu pre umiestnenie komponentov. Ďalej sa zobrazí Placement dialogue okno zobrazené na obrázku 20. V Placement List-e by mal byť teraz aktívny zoznam komponentov, uvedený nižšie v našom návrhu 18

19 Úvod do OrCAD Obrázok: 18. OrCAD PCB Placement dialógové okno Tranzistor Q1 je pripravený na umiestnenie na plochu Slang: refdes je skratka pre označenie každej súčiastky na schematickom výkrese. Napríklad, tranzistor Q1. Allegro môže umiestniť komponenty automaticky, ale nie je komplikované ich umiestniť v tomto návrhu manuálne. Pozrite na obrázok 11 pre umiestnenie požadovaného formátu. Začnite umiestnením tranzistoru, nakoľko všetky súčiastky sú zapojené k nemu a je ústrednou súčiastkou. Kliknite na poličko vedľa Q1; jeho obrys sa objaví na Quick- view ploche. Ďalej umiestnime Ďalšie súčiatky. Komponenty sú prepojené sadou cyan vodičov zobrazujúce logické spoje. Tieto linky sa nazývajú ratsnest. Tieto virtuálne linky sú premenené na medené dráhy. Linky jednoducho viažu najkratšiu cestu medzi komponentmi a teda aj cez ostatné linky. Nemôžu vytvoriť reálne dráhy. Je preto nevyhnutné prispôsobiť orientáciu a pozíciu umiestnených súčiastok pre obmedzenie počtu krížení v ratsnest pre vytvorenie jednoduchšieho spojovacieho obrazca. Predtým ako to vykonáme, bez žiadneho klikutia presuňte myš na návrh. Automaticky sa zobrazujú rôzne prvky jednotlivých komponentov:- formát, vývody, text a linky na ratsnest. Ako si môžeme byť istý, že sme premiestnili kompletnú súčiastku a nielen jej časť, napríklad názov? (Napríklad, presúvaním samotných footprintov). Aby sa tak nestalo nachádza sa tu užitočný Find kontrolný panel.pohybom myši sa presuňte na jeho štítok panela. Kliknite All Off tlačidlo, potom vyberte symboly ako na obrázku 21. Pohybom myši preč z panela sa panel zavrie sám. Teraz pohybom myši okolo návrhu zistíte, či sú označené iba symboly pre komponenty. Vďaka tomu sa dá oveľa ľahšie pohybovať a otáčať súčiastkami. Vyberte komponent a pravým tlačidlom kliknite Move. 19

20 Obrázok: 19. Find kontrolný panel. Je vhodné, aby pri presúvaní footprintov boli vybraté iba symboly. Pre otočenie vybraného komponentu, vyberte pravým klikom Spin a otáčajte myšou kým nedosiahnete požadovanú orientáciu. Obidva tieto kroky môžu byť vybrané z Edit menu a taktiež sa tam nachádza Move tlačidlo. Pohybujte a otáčajte komponentmi tak, aby bolo v ratsnest čo najmenej krížení. Medené dráhy nesmú cez seba prechádzať! Tento návrh je jednoduchý: Ak budete postupovať podľa schematického výkresu, nebude tam žiadne pretínanie, ktoré vytvára triviálne prepojovacie čiary. Ak máte umiestnené a usporiadané všetky footprinty, aktualizujte kontrolu návrhu pravidiel a skontrolujte ho voľbou Tools > Update DRC z menu. Ak je všetko v poriadku, DRC blok, by sa mal v spodnej časti okna zazelenať. Command okno ukáže No DRC errors. Ak je napríklad komponent umiestnený mimo keepin, zobrazí sa DRC odkaz; 1 errors detected. Chyba je na návrhu zobrazovaná drobnou značkou. Presuňte komponent do keepin a značka zmizne. Uložte váš návrh. Allegro sa neobvykle opýta, či chcete prepísať existujúci súbor. Budete si môcť priať uložiť postupné verzie pod rozličnými názvami v prípade, že sa budete potrebovať vrátiť späť a zopakovať krok. Allegro neukladá zálohy automaticky tak, ako sme boli zvyknutí v LayOute! 6.7 Vytvorenie spojovacieho súboru medzi schémou a plošným spojom Prehľadnejšie sa budú rozmiestňovať súčiastky na doske plošného spoja, keď si ich schematické značky postupne budeme preberať zo schémy a vkladať ako footprinty do dosky plošného spoja. Súčasne budeme mať otvorenú schému zapojenia a návrh plošného spoja. Nasleduje postup, ako to dosiahnuť: 20

21 Úvod do OrCAD 16.6 Obrázok: 20. Postup pre vytvorenie netlistu. Vytvorte netlist, pridajte vstupnú dosku na ktorú budú rozmiestnené súčiastky. Po vytvorení netlistu, skontrolujte, či sú všetky puzdra súčiastok presunuté do PCB editora. Vyberte nástroj Umiestnite súčiastky manuálne. Zobrazí sa okno so súčiastkami. Teraz môžete rozmiestňovať súčiastky na doske plošného spoja ako bolo uvedené dosiaľ. Zaujímavejšia možnosť je rozmiestniť súčiastky priamo zo schémy, nakoľko presne vidíme, ktoré súčiastky sú pri sebe a majú najviac prepojov priamo v schéme. Za týmto účelom si vytvoríme nový prepojovací súbor. Postup: File Import Logic obr. 22, kde v okne musíme zadať cestu do priečinku allegro nášho projektu. Otvoríme okno v Placement PCB editore a môžme v Capture priamo zo schémy vyberať schematické značky súčiastok a vkladať ich do PCB editora do dosky plošného spoja ako puzdra súčiastok. Schematická značka vybraná v schéme sa presunutím do PCB editora automaticky zmení na puzdro súčiastky (footprint). V Placement tabuľke sa objaví zaškrtnuté políčko príslušnej vkladanej súčiastky a v schéme v Capture vybraná schematická značka súčiastky sa farebne odlíši od ostatných. 21

22 . Obrázok: 21. Postup pre importovanie schematických značiek do plošného Obrázok: 22. Postup pre vkladanie puzdier ako schematických značiek z Capture do plošného spoja v PCP Editore 6.7 Prepájanie vývodov - routovanie Elektrické prepojenia znázornené na ratsnestom v PCB, musia byť teraz prevedené na medené dráhy. Tomu sa v Allegre hovorí etch. Dráhy sa vykreslia na spodnej strane plochy, s komponentmi na vrchu ( kde ležia automaticky pre true holl technológiu). Bude užitočné, ak si predstavíte pospájanú plochu! 1. Vyberte Route > Connect z menu. 2. Spustite Options kontrolný panel. Jeho obsah zmeňte tak, aby označoval aktuálne činnosti a súčasne ukazoval na vrstvy, ktoré sú k dispozícií pre routovanie. Chceme aby všetky dráhy išli spodnou stranou plochy a tak zmeňte vrstvu Act (aktívny) na Bottom. Taktiež môžete zmeniť Alt (alternatívnu) vrstvu na Top, ale pre tento jednoduchý obvod budeme potrebovať len jednu vrstvu. Uvidíte, že Line zámok je 22

23 nastavený na 45 (stupňov), ktorý určuje dovolenú zmenu v smere dráhy. Úvod do OrCAD 16.6 Taktiež si pozrite Find control panel. Ten sa zmení automaticky tak, aby ste si mohli vybrať príslušné objekty pre routovanie. 3. Ľavým klikom na vývode spustíte smerovanie segmentu- oblasť dráhy, ktorá beží z jedného pinu na druhý. Presuňte myš ku pinu na druhom konci segmentu. Hrubá žltá čiara ukazuje medené dráhy na spodnej strane dosky. 4. Kliknutím v prechodných bodoch kde meníte smer dráhy pripevníme rohy. Tie sa automaticky otočia o 45 stupňov. Nie je dobré kresliť 90 stupňové rohy, pretože sa môžu ľahko poškodiť. 5. Kliknite na cieľový pin, aby ste mohli vytvorli kompletnú dráhu. 6. Zopakujte to pre všetky segmenty ratsnestu. Vyberte pin, pravý klik a potom Add Connec a nakreslite dráhu. Spustite design rules check, aby ste zistili problémy s s prepojením a uložte vašu plochu. Ak som urobil chybu v dráhe existuje niekoľko spôsobov napravenia chýb Pravým klikom na myši vyberte Oops. Toto napravuje najposlednejšiu neúplnú akciu, ako je posledný úsek dráhy. Vyberte Cancel pre dokončenie najposlednejšej akcie. Ak ste vykonali úplný chaos, prejdite do menu File > Recent Designs a znovu nájdite váš návrh. Tým sa opustia všetky zmeny od posledného uloženia. Dúfam, že to nebolo príliš dávno. Obrázok: 23. Navrhnutá doska plošného spoja Ak mnohé dráhy však nevyzerajú veľmi dobre: Ako ich môžem zlepšiť? Existuje mnoho spôsobov, ako sa upravujú dráhy plošného spoja. Najprv sa ale pravým klikom uistite, či stále používate Connect tool a výberom Done ho potvrďte v prípade, že sa objaví. Drobné úpravy na dráhe môžu byť vykonané pomocou Route > Slide nástroj. Vyberte nástroj, kliknite na segment a spustite ho. Allegro, ak je potrebné, odstraňuje z cesty iné dráhy, čo môže byť prekvapujúce. V prípade väčších zmien, môžete odstrániť časť dráhy alebo celú dráhu kompletne prekresliť. 23

24 Presuňte myš nad segment, ktorý by mal byť zvýraznený. Ak to nefunguje, otvorte Find control panel a vyberte All On. Vyberte Connect Line > Delete pre odstránenie medi tohto segmentu. Alternatívne, vyberte Net > Ripup pre odstránenie kompletnej siete. Môžete použiť Route > Connect pre prekreslenie dráhy. Ak sme zistili v obvode chybu, nebudeme musieť začať od nuly. Opravovanie chýb je prekvapivo jednoduché a kroky už poznáme. 1. Uložte a zavrite plochu v PCB Editore. 2. Znovu otvorte Capture a vykonajte úpravy vo vašom obvode. Vždy pred akoukoľvek činnosťou spustite DRC. Obrázok: 24. Posledne navrhnutý spoj bol zle spojený rozpoj ho (delete je pohodlnejšie) 3. Zopakujte inštrukcie v odstavcoch 4 a 5 pre vytvorenie netlistu a jeho odovzdaním do PCB Editoru. Stačí len vykonať tieto dve zmeny. Pre Input Board File, vyberte plochu, ktorú ste už uložili v PCB Editore. Pri vytváraní novej dosky, použite odlišný názov pre Output Board File. 4 V PCB Editore sa vytvorí nová doska s minimálnym počtom zmien, ktoré reflektujú na zmeny v Capture. 5 Taktiež budete musieť umiestniť nejaké nové komponenty, ktoré ste v Capture pridali a presmerovať dráhy, ktoré boli narušené. 6.7 Pridávanie textu Ďalej pridajte silkscreen text. Ten sa v profesionálnej výrobe vytlačí na komerčnej doske požitím farby nie pomocou medi. Používa sa pre identifikátory a iné texty potrebné pre vytvorenie ľahko použiteľných a vyhotoviteľných dosiek. Najmä všetky konektory (hlavičky) musia obsahovať funkcie každého pinu identifikovaného podobne ako na schéme. Použite i Vaše meno na označenie dosky, nakoľko Vaša práca bez neho nebude oznámkovaná! Nie je potrebné pridávať mená na každý komponent, pretože tie sú zobrazené automaticky. (Ak je potrebné a nemôžeme vytvoriť silkscreen tak použite medené vrstvy. ). 1. Začnite vždy vložením vášho mena na plochu.vyberte Add > Text z menu. 2. Otvorte Options kontrolný panel. Pravdepodobne teraz dôjde k spomaleniu rozhrania : vyberte príkaz, options. V prípade PCB, ktoré je už vytvorené, vo vami vybranej oblasti (najlepšie na spodnej vrstve medi) položte text ako aj vaše meno, pretože to je súčasťou každej dosky. Active Class by mala byť Etch a Subclass by mala byť Bottom. Text na spodnej strane dosky by sa mal zobraziť zrkadlovo tak, aby bol správne čitateľný 24

25 zospodu, preto vyberte Mirror box. Úvod do OrCAD 16.6 Textový blok je mätúci spôsob zadávania správnej veľkosti textu. Väčšie číslo bloku vytvára väčší text. Veľkosť 3 je vhodná. 3. Kliknite na návrh, kde by ste chceli uložiť text. Stlačte Return (Enter) pre získanie nového riadku. Ak ste skončili, pravým klikom vyberte Done, alebo založte nový blok textu. 4. Teraz pridajte na vrchol dosky nejaký text pre identifikovanie konektorov. Znovu vyberte Add Text. Tentokrát nastavte aktívnu triedu a podtriedu pre Board Geometry a Silksceen_Top. Vypnite zrkadlenie a zmenšite veľkosť na Pridajte text pre Vstupt a GND na vstupe konektora a Vystup a GND na výstupe konektora. Blahoželám! Ukončili ste vaše prvé PCB. Nezabudnite si ho uložiť na sieťový disk do svojho adresára. 6.7 Vytlačenie návrhu Najlepší spôsob tlače je plot (využitie siaha až do čias ploterov). Vyberte File > Plot Setup z menu a zvoľte nasledujúce nastavenia. Zvyčajne by mal byť škálovateľný. Potom by mal byť jednotný, aby sa veľkosť výtlačku zhodovala s PCB. Naša doska je tak jednoduchá, že bude lepšie výkres zväčšiť a tak namiesto toho zadajte hodnotu 2. Zmeňte Default line weight na hodnotu 10, v opačnom prípade budú obrysy tenké a rozmazané. Nastavte Plot method na Color a zavrite dialógové okno. Otvorte Options kontrolný panel a nastavte Active Class a Subclass na Etch a Bottom. Ten bude označovať o doske najdôležitejšie informácie. A teraz vytlačte váš návrh pomocou File > Plot. Navrhujem, aby ste najprv použili PDF tlačiareň. Ak bude potrebné, nastavte kvalitu tlače. (pravdepodobne nie). Použitím farebnej tlačiarne ho vytlačte na papier vložte vytlačený výkres do laboratórnej obálky... V ďalšom návrhu bude ukázané, ako vytvoriť výtlačky, ktoré môžu byť použité pre tvorbu PCB. Ak sa doska vyrába komerčne, konečným krokom je jej výber Manufacture > Artwork. Tento vytvára súbory pre etch vrstvy, ktoré môžu byť zasielané výrobcovi. Súbory sú často nazývane podľa hlavnej spoločnosti ako Gerbers. Formát RS274X je široko používaný. Ďalším potrebným súborom, je súbor pre vŕtanie otvorov. Stopy sú priamo vyrábané pomocou Plot príkazu a otvory sú vŕtané ručne. Upozornenie: Požiadajte vášho učiteľa, aby zhodnotil váš návrh. 25

26 6.7 Prechod do Specctra Obrázok: 25. Navrhnutá doska plošného spoja v Specctra Zmena editora dosiek z PCB Editora do Specctra je možné realizovať postupom: Route PCB Router Route Editor. 5. Trojrozmerná vizualizácia návrhu Stlačte lačítko v PCB Editore a dostanete nasledujúci obrázok, ktorý si môžete prezrieťzo všetkých strán prostým posúvaním myši. Obrázok: 26. Navrhnutá doska plošného spoja v 3D 26

27 Úvod do OrCAD 16.6 Nezostáva nám len dosku plošného spoja vyrobiť a zmerať na osciloskope priebehy napätí a porovnať s priebehmi z PSPICE. 6. Ďalšie možnosti OrCAD Allegro Vzhľadom na rozsiahlosť systému musíme končiť s popisom tohto SW balíka hyerarchickým návrhom Hyerarchický návrh V kapitole 4. sme pracovali s jednoduchým návrhom, keď na výkrese bola celá schéma zapojenia. My môžeme v tomto výkrese nakresliť len blokové schémy a konkrétna činnosť jednotlivých blokov bude popísaná výkresom v podschéme, prípadne programom v jazyku VHDL. V nasledujúcom popíšeme postup, ako zrealizovať takýto návrh. Využijeme pritom doterajší návrh. Príklad Nakreslite Schému zapojenia štyroch tranzistorových multivibrátorov pomocou hierarchického níávrhu. Postup: V Capture vytvoríme nový projekt. V Capture stlačíme nástroj Place hierarchical block. Vyplníme prázdne kolónk: H1, zvolíme, že popíšeme blok schémou (vyberieme Implementation Type Schematic View) a meno implementácie zvolíme Multivibrátor1. Stlačíme tlačítko OK a nakreslíme blok do schémy. Pridáme hierarchické piny, place hierarchical pin stlačením tlačítka Obrázok: 27. Okno pre hierarchický blok Obrázok: 28.. Okno pre výber názvu a typu hierarchického pinu Vložíme dva pasívne piny. Vytvoríme blok a dvakrát klikneme myšou, alebo vyberieme príkaz Descend hierarchy. Novému ponúkanému výkresu dáme názov Multivibrator1 a stlačíme OK. 27

28 Systém automaticky prenesie pasívne piny do podvýkresu, na ktoré zapojíme schému už známeho multivibrátora. Obrázok: 29.Okno pre nakreslenie schémy podvýkresu hierarchického bloku. Vyberieme nástroj Ascend Hierarrchy, čím sa vrátime do hlavnej schémy. Prostým skopírovaním blokov urobíme ďalšie tri kópie. Prepojíme ich spolu a zapojíme ich na konektor. Systém automaticky inkrementuje číslovanie. Všetky bloky majú rovnako číslované súčiastky čo spôsobí chzbu. Preto vyberieme project manager a označíme súbor ***.dsn. Vyberieme nástroj Annotate a stlačíme OK, čím systém bezpodmienečne rečísluje všetky komponenty v zmysle noriem pre kreslenie schém. Vyberieme tlačítko Bill of materials a stlačíme OK, čím vytvoríme súpisku použitých súčiastok. Postup pre realizáciu dosky plošného spoja je už nám známy, treba však pre správny návrh pripraviť väčšiu prázdnu dosku plošného spoja. V Allegro môžeme pracovať s metódou REUSE, kde využijeme aj hotový návrh plošného spoja pre jeden blok, čím sa celkový návrh dosky podstatne skráti. Nakoľko riešime len pripojenie novej súčiastky CON2 a vzájomné prepojenie jednotlivých blokov navzájom. Zadanie funkcie bloku v hierarchickom návrhu môžeme urobiť aj programom VHDL. Záver: Hierarchický návrh a Reuse umožňuje už raz navrhnutý obrazec plošných spojov použiť v ďalších aplikáciách. Pokiaľ máme vytvorenú databázu hotových riešení, reuse zásadne SKRACUJE čas návrhu. 28

29 Úvod do OrCAD 16.6 Obrázok: 30.Vrchná celková schéma s štyrmi hierarchickými blokmi. Obrázok: 31.Súpiska použitých súčiastok a strany podvýkresov H1 až H4. Príklad 2 Navrhnite jednotranzistorový zosilňovač pracujúci v triede A s napäťovým ziskom 40db v pásme od 100Hz do 100kHz s poklesom menej ako -3dB, pre napájacie napätie 10V. Zosilňovač vyrobte a zmerajte jeho skutočné parametre. Obrázok: 32 Schéma pre simuláciu 29

30 Obrázok: 33.Amplitúdová a frekvenčná charakteristika zosilňovača Obrázok: 34 Knižnica CAPTURE C:\ProgramFiles\tools\ Tabuľka 1. Stĺpce súčiastok pre jednotranzistorový zosilňovač Part Name Footprint Knižnica OrCAD PCB Editora C:\OrCAD\OrCAD_16.3_Demo\share\pcb \pcb_lib\symbols pspice\ analog Cpolarised C elect cap196 Obsahuje jedinú knižnicu analog Cpolarised C_elect cap196 Obsahuje jedinú knižnicu bipolar Transistor Q2N2222 TO18 Obsahuje jedinú knižnicu Source Rozmietač f Vac Nie je Obsahuje jedinú knižnicu Source Gen sin Vsin Nie je Obsahuje jedinú knižnicu Source Vcc source Vdc Nie je Obsahuje jedinú knižnicu analog R R Res400 Obsahuje jedinú knižnicu C:\ProgramFiles\tools\li Obsahuje jedinú knižnicu brary\ Connector Connector CON2 jumper2 Obsahuje jedinú knižnicu Connecto Connector CON3 3 jumper3 Obsahuje jedinú knižnicu 30

31 Úvod do OrCAD 16.6 Obrázok: 35.Schéma pre návrh plošného spoja zosilňovača Obrázok: 36 Navrhnutý plošný spoj Obrázok: 37. 3D vizualizovaný návrh Záver Vzhľadom na obmedzený rozsah publikácie, ostatné príklady Vám budú dodané výhradne v elektronickej podobe. 31

32 7. Inštalácia softvéru OrCAD/SPB16.6 Editor PCB v demo režime - bez licencie V ďalšom predpokladáme, že čitateľ má základné znalosti s prácou v návrhovom systéme Cadence OrCAD z predchádzajúcich verzií. Vnímame túto časť ako aktualizačnú. Napriek uvedenému, výklad v danom texte bude robený tak, aby aj menej skúsený užívateľ systému Cadence OrCAD mohol pracovať s nasledujúcim textom. Pre motiváciu v štúdiu uvádzame, že produkt Cadence Orcad 16.6 získal v roku 2012 prestížne ocenenie: Zdroj: Po nainštalovaní Cadence OrCAD 16.6 je nutné ručne nastaviť údaj v ponuke Štart systému Windows. V ponuke Štart v Cadence OrCAD existuje pre PCB Editor len jedna položka PCB Editor, avšak na tú nemáme licenciu. Na spustenie Demo, treba vytvoriť novú, PCB Editor Demo. Ak chceme pridať položku PCB Editor Demo, postupujeme nasledovne: 1 Vstup do boot menu (vľavo) 2 Vyberieme položku "PCB Editor" a vyberieme pomocou pravého tlačidla myši (RMB) :"Kopírovať" 3 Vyberieme priečinok Cadence Release 16.6 v ponuke Štart a vyberime položku s RMB "Vložiť" 4 Vyberieme skopírovaný záznam s RMB a znova vyberieme "Premenovať" 5 Vyberieme premenovaný záznam znova a vyberieme "Vlastnosti s" RMB 6 Môžeme dokončiť vstup do miesta, ako je uvedené 32

33 Úvod do OrCAD 16.6 nižšie, na obrázku : "-OrCAD". 7 S touto zmenou editor PCB teraz beží bez licencie v demo režime. Poznámka: Spustenie programu Capture "(CIS)" alebo "PCB Editor" v demo režime, nám umožňuje na FlowCAD webových stránkach stiahnuť požadované súbory a ich aj spustiť.: Pokiaľ máme nainštalovanú licencovanú verziu, tú môžeme tiež používať spolu s demoverziou. 8. Nastavenie preferencií pri kreslení výkresu 8.1. Nastavenie rastra Pripomenieme si možnosť nastavenia rastra, nakoľko pri kreslení výkresu je ho vhodné použiť. Pravým tlačidlom myši vyberieme Options (možnosti) a v ňom Preferencies (uprednostnenia). V Preferencies vyberieme záložku: Grid Display (viditeľnosť mriežky). V tejto záložke v časti Schematic Page Grid zaškrtneme políčko: Displayed (zviditeľniť) a vyberieme z ponuky Grid Style (štýl mriežky): Line (čiara) 9. Prepájanie vývodov súčiastok Na prepájanie vývodov v schéme použijeme nástroje z nástrojovej lišty 33

34 Vývody súčiastok môžeme prepájať viacerými spôsobmi. Vodičmi: ručné ťahanie čiary:, automatické prepojenie dvoch bodov:, automatické prepojenie viacerých bodov navzájom, návestiami:, symbolmi, napríklad napájaním:, zbernicami: a skupinami vodičov, tvorených rôznymi zbernicami a samostatnými vodičmi v jednej spojovacej multi čiare. Vodičmi (Wire): vyvolanie klávesom W, alebo ikonou, kreslenie kolmé, pod ľubovoľným uhlom držíme SHIFT pri kreslení. Pri spojení s vývodom zmizne štvorček na vývode vodič sa musí vývodu iba dotýkať, nie ho prekrývať (ostane nezapojený). Križujúce vodiče sa spájajú uzlom Junction, kláves J, alebo ikona. Nezapojené vývody sa označujú krížikom No Connect, ikona Návestiami pomenovaním vodičov (Net Alias):, vodič môžeme pomenovať klávesom N, alebo ikonou. Vodiče s rovnakým menom sú elektricky spojené. Kontrola mena vodiča 2x na vodič, vývody značiek sa nedajú pomenovať Napájanie súčiastok (Power, Ground):. Schematické značky napájania vyvoláme ikonami (prípadne cez MENU Place), môžeme meniť ich pomenovanie. Značky napájania, zemnenia a titulných blokov sú v knižnici CAPSYM.OLB. Niektoré súčiastky majú skryté napájacie svorky (napr.: hradlo NAND). Napájacie značky s rovnakým menom sú prepojené (bez ohľadu na podobu značky a bez ohľadu či je skrytá alebo nie)! Názov skrytých napájacích svoriek zistíme: vyberieme súčiastku, stlačíme Edit Properties, vyberieme kartu Pins. Mená sú v stĺpci Name a v stĺpci Type majú označenie Power. Napájacia svorka má iba vlastnosť návestia nevytvorí sa plôška na plošnom spoji (ak ju chceme, musíme pridať konektor) Zbernicami (Bus): vyvolanie klávesom B, alebo ikonou. Vodiče sa na zbernicu pripájajú nie priamo, ale cez vstup do zbernice (Bus Entry), ikona. Odlíšenie vodičov v zbernici sa robí ich pomenovaním (Net Alias). 34

35 Úvod do OrCAD 16.6 Obrázok 1 Prepájanie zbernicou 10. Editácia schematických značiek a popisov Každá značka má nejaké parametre (Properties). Zapisujú sa do popisových polí. Na zmenu parametrov treba označiť súčiastku (alebo viac súčiastok) a vyvolať Editor parametrov (Property Editor) cez Edit Properties alebo CTRL+E (obrázok) položky značiek v Editore parametrov filtrujeme cez: Filter. Zobrazia sa iba požadované položky. Používa sa filter: Capture alebo PCB. Typy objektov sa prepínajú kartami (dole): súčiastky (Parts), vodiče (Schematic Nets), vývody (Pins), titulné bloky (Title Blocks).Tlačidlá znamenajú: New nové popisové pole, Display viditeľnosť popisov v schéme (niektoré popisy nechceme zobrazovať), Delete Property zmazanie popisového poľa. Používané položky: Value hodnota súčiastky (100n, 7400, 10k), Reference poradové označenie (R5, IO2, C1), PCB Footprint názov puzdra pre plošný spoj, Designator poradie súčiastky v puzdre, ak ich tam je viac (A, B, C, D), napr.: 4 hradlá v obvode 7400 majú potom označenie: IO1A, IO1B, IO1C, IO1D. Niektoré popisy, vodiče a podobne sa dajú editovať samostatne, treba poklepať 2x editácia grafickej podoby značky Edit Part 35

36 11. Hromadná práca so zbernicou Kresliace nástroje (Draw Toolbar) 1. nakreslite zbernicu pomocou nástroja ( Place bus ) 2. pomenujte zbernicu pomocou nástroja (Place net alias) 3. vyberte postupne všetky vývody integrovaného obvodu, ktoré chcete napojiť na zbernicu pomocou nástroja (Auto connect to Bus) 4. kliknite ľavým tlačidlom myši na zbernicu, ku ktorej chcete zapojiť vybrané vývody. (Vývody sa automaticky pripoja ku zbernici a budete požiadaný, aby ste odsúhlasili ponúkané označenie, prípadne zadali pomenovanie spojovacích čiar ku zbernici) Ďalší postup: Vyberieme nástroj Select a naraz vyberieme všetky vývody, ktoré chceme pripojiť do zbernice. Keď sú vybrané, pravým tlačidlom myši zo záložky vyberieme: Connect to Bus. Kurzor pod myšou sa zmení na krížik. Ľavým tlačidlom myši kliknite na zbernicu, ku ktorej sa majú vývody pripojiť. Vodiče sa potom automaticky pripoja.(v Orcad 16.6 meno zbernice automaticky ponúkne a jednotlivé čiary sa automaticky prepoja aj s ich pomenovaním). V starších verziách vložte zo schránky meno zbernice a všetky vývody sa automaticky jednotlivo pomenujú. A to je všetko. 36

37 Úvod do OrCAD 16.6 Zbernicou môžeme zlučovať homogénne vodiče do jednej skupiny. Napríklad dátová zbernica obsahuje dáta. Adresná zbernica obsahuje adresné vodiče. Pokiaľ chceme zlúčiť do jednej skupiny vodičov rôzne jednotlivé vodiče, s rôznymi zbernicami, či samostatnými vodičmi použijeme nový nástroj (Place net Group) čím vytvoríme nadzbernicu. 12. Práca so skupinou vodičov (NetGroup) - nadzbernicou NetGroup dovoľuje pracovať so skupinou heterogénnych vodičov. Vodiče môžu byť skalárne, vektorové, alebo môžu obsahovať kombinácie oboch, ale môže obsahovať i ďalšie netgroup. Skupiny vodičov môžu byť pomenované, alebo nepomenované. (Named and Unnamed NetGroups). Pomenované skupiny môžu byť použité v rôznych prípadoch. Použitie pomenovaných skupín vodičov (NetGroup) prepájanie jednotlivých strán výkresov a blokov export a import do/z knižnice kopírovanie a ukladanie do rôznych návrhov (designes) môžu obsahovať podskupiny pomenovaných skupín (SubNetGroup) Použitie nepomenovaných skupín vodičov (NetGroup) prepájanie jednotlivých strán výkresov a blokov ak potrebuje použiť skupinu vodičov jediný krát kopírovanie a ukladanie do rôznych návrhov (designes) nemôžu obsahovať žiadne podskupiny (SubNetGroup) Vytvorenie pomenovaných NetGroup postup Poznámka: je vhodné je mať nakreslený výkres a pomenované zbernice a spojovacie čiary, ktoré chceme spojiť do nadzbernice - NetGroup. ( nie je to však podmienkou ). 37

38 Vyberieme: Place NetGroup, alebo iconu: Ojaví sa okno pre umiestnenie NetGroup: Stlačíme Add Net Group Vložíme meno skupiny a stlačíme Apply. (v našom príklade meno skupiny vodičov bude Dg1) 38

39 Úvod do OrCAD 16.6 Stlačíme Add a postupne vkladáme zbernice a samostatné vodiče, ktoré chceme vložiť do NetGroup... Keď sme definovali a vložili všetky spojovacie vodiče, môžeme vytvoriť blok NetGroup. Vložíme blok a upravíme vstupy do NetGroup tak, aby sa mohli ľahko spojiť so spojovacími čiarami a zbernicami vo výkrese. Následne nakreslíme blok. spojíme pripravené zbernice a spojovacie čiary s blokom. Vložíme off page konektor a pomenujeme ho Dg1. Na druhom výkrese, ktorý nadväzuje na tento, vložíme opäť NetGroup blok ako vstup do výkresu, na ktorý môžeme pripojiť ďalšie elektronické obvody. Skôr ako tak urobíme, uložíme si pomenovaný blok ako súbor pre ďalšie použitie hoci i v iných návrhoch ***.dsn. Ďalšie použitie NetGroup bude uvedené v kurze, avšak pozorný užívateľ si už poradí i sám. 39

40 12.2. Export NetGroup Z otvorenej schematickej stránky vyberieme Plase > Netgroup. Otvoríme menu NetGroup a vyberieme NetGroup, ktorú chceme exportovať a stlačíme OK. Následne vyberieme umiestnenie súboru a jeho meno a stlačíme uložiť. 40

41 Úvod do OrCAD Import NetGroups Z otvorenej schematickej stránky vyberieme Plase > Netgroup. Klikneme na tlačidlo Importovať Netgroup. Vyhľadáme *. xml, ktorý bol vytvorený z iného dizajnu. Všetky Netgroup definície súboru z XML sú importované do súčasného dizajnu 13. Reuse návrh Znovu použiteľný návrh. je vhodné, raz navrhnutú schému, či plošný spoj už druhý krát opätovne nenavrhovať, ale ho vytiahnuť z knižnice návrhov a priamo použiť v novom výkrese, či návrhu. postup: 1. Nakreslíme schému 2. Doplníme Value a PCB Footprint 2. Prečíslujeme schému na Reuse a vytvoríme vygenerujeme reuse modul 41

42 OrCAD vytvorí nové (žlté) popisové polia tak, že sa doplní jedinečné reuse číslovanie každého komponentu a do kolónky reuse sa doplní true. 4. Vytvoríme nový blok reuse. (Generate Part) V ponúknutej tabuľke zadáme adresu do nášho návrhu 42

43 Úvod do OrCAD 16.6 Po stlačení tlačítka OK vyskočí tabuľka. Odkontrolujeme názvy hierarchicých pinov a ic typ. Po stlačení tlačítka Save sa vytvorí hierarchický reuse blok. Po stlačení tlačítka Save sa vytvorí hierarchický reuse blok Použitie reuse hierarchického bloku Vytvoríme nový projekt, v ktorom použijeme reuse hierarchický blok. Tento reuse hierarchický blok použijeme v nasledujúcich návrhoch v rôznych projektoch toľkokrát, koľko budeme potrebovať. 43

44 Vytvoríme netlist Schematické značky sa presypú do PCB OrCAD-u 44

45 Úvod do OrCAD 16.6 Rozmiestnime súčiastky a poprepájame ich autoroterom V Capture spusíme spätnú anotáciu. 45

46 Údaje z PCB (dosky PS) sa presypú do Capture. Použitie spätnej anotácie. Pôvodný projekt zavrieme a vytvoríme nový projekt. 46

47 Úvod do OrCAD 16.6 Do schémy vložíme reuse hierarchický blok z priečinka predošlého návrhu. V predošlom návrhu bol schematický priečinok nazvaný UtlmovyClanokReuse. Toto pomenovanie sa zapísalo ako Implementation Type. 47

48 Nakreslíme novú schému s viacerými reuse hierarchickými blokmi a prepojíme ich medzi sebou. 48

49 Úvod do OrCAD 16.6 Prečíslujeme celý návrh. Vytlačíme súpis požitých súčiastok: V novom návrhu vytvoríme netlist: 49

50 Pomocou Import logic budeme vkladať súčiastky do plošného spoja priamo z výkresu v Capture ako footprinty v PCB OrCAD-e. Pomocou Descend hierarchy sa dostaneme priamo do podvýkresu hierarchického bloku, z ktorého budeme vkladať schematické značky, ktoré sa automaticky prekonvertujú ako footprinty do PCB návrhu. 50

51 Úvod do OrCAD 16.6 Pomocou príkazov z roletového menu vyberieme: file Import Logic: Zadáme cestu do adresára Allegro v našom PCB návrhu. 51

52 . Vytvorí sa prepojovací súbor, pomocou ktorého môžeme vkladať súčiastky priamo z výkresu v Capture ako footprinty do PCB návrhu. V PCB návrhu môžeme v zozname súčiastok priamo sledovať, ktoré sme už vložili do PCB návrhu. 52

53 Úvod do OrCAD 16.6 Po vložení footprintov jedného hierarchického bloku, puzdrá súčiastok vzájomne prepojíme ( zrotujeme ) a sme pripravený tento návrh plošného spoja použiť i pre iné hierarchické bloky. Použitie route PCB V tabuľke vpravo po manuálnom prepojení vývodov súčiastok spojovacími čiarami vidíme, ďalšie súčiastky neprepojených blokov. Nezapojené si ich rozmiestnime nad doskou plošného spoja pomocou nástroja Quicplace: 53

54 Zapnite modus Placementedit: Vo Find filtri zapnite všetko, okrem Group: 1. Myšou v plošnom spoji vyznačíme všetky prepojené súčiastky, ktorých prepojovací obrazec chcete opäť použiť (reuse). 2. Kurzor ponecháme na niektorej súčiastke. Stlačíme na myši pravé tlačidlo (v ďalšom texte RMB) a zvolíme Place replicate create. Pokiaľ je to žiaduce, zvolíme si ešte ďalšie elementy (vodiče, prekovenia). Následne opäť stlačíme RMB a zvolíme Done. 3. Potom je ešte potrebné zvoliť vzťažný bod Origin.Opäť. Stlačíme RMB a v našom prípade ako vzťažný bod vyberieme pin. Stlačíme Done. 54

55 Úvod do OrCAD Tento vzor sa uloží ako súbor s príponou MDD. Zvolíme meno súboru ZroutovanyStupenUtlmovehoClanku. Tento môžeme použiť v tomto, ale aj v inom podobnom návrhu ( designe). Poznámka: V stavovom okne si všímame pokyny, ktoré nás informujú, čo môžeme ešte spraviť. Teraz môžeme na doske plošného spoja pristúpiť k reuse rozmiestňovaniu ostatných hierarchikých blokov. Pri vybranom nástroji Placemenedit vyberieme myšou súčiastky, ktoré sú ešte neumiestnené a nachádzajú sa mimo dosky. Stlačíme RMB z roletového menu vyberieme Place replicate apply. 55

56 Zvolíme ZroutovanyStupenUtlmovehoClanku. objaví sa tabuľka: Po stlačení OK sa nám na kurzore objaví zapojenie, pri stlačení RMB máme možnosť túto časť otočiť, zrkadliť. Následne skupinu umiestnie na želané miesto. Začneme rozmiestňovať reuse moduly: Bloky správne rozmiestnime na doske plošného spoja. Urobíme konečné prepojenia hoci i autoroterom. 56

57 Úvod do OrCAD 16.6 Stlačíme ikonu a v Allegro 3D prehliadači pred konečnými úpravami si prezrieme návrh. ************************************** ************************************** Tu uvedený postup je potrebné realizovať v profi verzii orcad, nakoľko v demo verziiorcad nám chýba nástroj Placementedit. Materiály v tomto texte vychádzali z podkladov firmy FlowCAD 14. Simulácia číslicových a A/Č obvodov Základné princípy Delenie na digitálne a analógové obvody bolo zavedené z praktických dôvodov. Veľkosť bežných logických obvodov môže dosahovať tisíce hradiel. Pokiaľ by sme každý logický člen nahradili analógovým modelom, potom dostávame obvod o veľkosti desať tisícov až 57

58 státisícov tranzistorov. Takýto obvod prakticky nie je možné simulovať. Pokiaľ pri návrhu logickej časti dodržíme isté kritéria (logický zisk, blokovanie napájacieho napätia, presluchy na zbernici atď.), tak nás pri analýze už nezajímajú napätia a prúdy, ale len logické stavy. Potom je možné použiť zjednodušené modely logických členov. Logické členy v PSpice spracovávajú signály nadobúdajúce diskrétne hodnoty (symboly). Každý logický člen má jednoznačne definovaný vstup a výstup, modeluje len logickú funkciu a oneskorenie. Pokiaľ pripojíme analógový a digitálny prvok, tak PSpice do miesta spojenia automaticky zaradí A/D alebo D/A prevodník, ktorý prevádza analógové veličiny na logické stavy a naopak. Logické stavy sú definované ako signály. Logické členy nemajú referenčný uzol ani napájanie. Napájanie potrebujú len A/D a D/A prevodníky. Vkladanie prevodníkov a zdrojov je celkom automatické. Pokiaľ užívateľ nemá žiadne špecifické požiadavky, tak sa týmto problémom nemusí zapodievať. Logické symboly: 0, 1, klasické prvky Booleovej algebry, R Prechod 0 1. Trvanie tohto symbolu vyjadruje časovú neurčitosť. V ktoromkoľvek okamžiku sa môže objaviť prechod. F Prechod 1 0, podobne ako R. X je neurčitý stav a vyjadruje neurčitosť hodnoty signálu. Z je stav vysokej impedancie a uplatní sa len pre riadenie D/A prevodníkov. Pokiaľ je privedený na vstup logického člena, tak sa prevádza na X. Obrázok 2 Rozdelenie obvodu na analógovú a digitálnu časť Príklad na číslicovú simuláciu čítačov Zadanie. Zmerajte priebehy na výstupe čítačov 7493A a Porovnajte ich a zdôvodnite ich rozdielnosti. Riešenie: Vytvoríme si nový adresár s menom napríklad 7493A a v ňom si vytvoríme nový projekt typu Analog or Mixed-Signal Circuit Wizard, ktorý nazveme tiež 7493A. (Postupnosť krokov bola opísaná v kapitole 10). Na otestovanie dvojkových čítačov potrebujeme 16 impulzov (clk). (Posledným impulzom dôjde k pretečeniu a uvedenie čítačov do pôvodného stavu). Zároveň čítače pred spustením činnosti, ale i simulácie musia mať presne definovaný počiatočný stav. Preto musíme pred spustením čítaných impulzov priviesť aj nulovací signál (reset), ktorý uvedie čítače do definovaného počiatočného stavu (0000). Uvedenú postupnosť prichádzajúcich impulzov (clk, reset) vyjadríme v simulátore pomocou DigStim stimulus-u (podnetu). DigStim Je určený pre TRANsient analýzy, čo znamená, že na vstup skúmaného obvodu dáme meniaci sa v čase signál ( napríklad to môže byť i DigStim) a skúmame na výstupe odozvu obvodu na tento signál (Priebeh napätí a prúdov, meniacich sa v čase na výstupe) 58

59 Úvod do OrCAD 16.6 DigStim je viacbitový zdroj, ktorého časový priebeh je graficky určený pomocou externého programu Stimulus Editor. Po dvojitom kliknutí na súčiastku zadáme meno a otvorí sa Stimulus Editor. Mená definovaných signálov v PSpice Stimulus Editore (napríklad clk, reset), musia súhlasiť s menami výstupných vodičov zo zdroja DigStim schematickej značky (Implementatin=). Obrázok 3 schematická značka DigStim v schéme a priradenie názvov výstupom (Implementation) Vytvorenie postupnosti testovacích signálov (PSpice Stimulus Editor) Po otvorení okna Editora sa ponúkne ďalšie okno, v ktorom si môžeme vybrať rôzne druhy stimulov. V našom prípade vyberieme z ponuky: stimul Signal. Obrázok 4 Výber typu digitálneho stimulu Opätovným zadávaním nových názvov Stimulov, objavujú sa časové osi (čiary) aj s ich názvami. Časové priebehy signálov na týchto časových osiach môžeme určiť po stlačení ikony ceruzka, ktorou vymedzíme čas, v ktorom sa mení signál. Obrázok 5 Tvorba postupnosti testovacích signálov Obrázok 6 Hotový clock-reset stimulus Stimulus môžeme vytvoriť aj v textovom editore. 59

60 Obrázok 7 Zadanie stimulu v textovom tvare Teraz môžeme prikročiť k samotnému vykresleniu schémy Vytvorenie výkresu pre simuláciu Umiestňujeme prvky podľa zadania a prepájame ich medzi sebou. Vodiče označíme návestiami (napríklad: HODINY, NULOVANIE QA až QB atď...). Tento postup práce je rovnaký, ako v projekte typu SCHEMATIC. V ďalšom umiestnime na vodiče označené návestiami napäťové sondy.(v). Nesmieme zabudnúť na značku spoločnej zeme. 0. Všetky nevyužité vstupy, musíme správne ošetriť. Zaviesť testovacie signály do vstupov čítačov v podobe položenia značky DSTM1, ktorej Implementation pomenujeme clk. Ďalej Zavedieme počiatočný nulovací impulz na nastavenie obvodov na definovanie východzieho stavu umiestnením DSTM2 a pomenujeme implementation reset. Umiestnime meracie napäťové sondy (markers). V. Obrázok 8 Nakreslená schéma podľa zadania 60

61 Úvod do OrCAD 16.6 Vytvoríme nový simulačný profil a označíme ho TRAN, nakoľko sa jedná o transient simuláciu. Obrázok 9 Tvorba nového simulačného profilu Spustíme editáciu simulačného profilu: Edit simulations settings, kde hlavne nastavíme časové obmedzenie simulácie (v príklade 1800ns) a priradíme Stimulus: clock-reset.stl Teraz treba spustiť simuláciu (Run) Obrázok 10 Editácia stimulačného profilu 61

62 Obrázok 11 Výsledky simulácie 62