2002.10_Spotkania z Protelem 99 SE, część 7.pdf

Kurs Protela

Spotkania

z Protelem 99 SE

Spotkanie 7

Mam nadzieję, że po naszych wcześniejszych

rozważaniach przemyślałeś sprawę elementów

bibliotecznych, wykorzystywanych do projekto−

wania płytek jednostronnych. Zanim wykona−

my wspólnie ćwiczenia praktyczne, koniecznie

musimy zająć się pewnymi kwestiami natury

ogólnej. Po pierwsze, najpierw musimy staran−

nie skonfigurować program, by pracował we−

dług naszych indywidualnych życzeń, a nie we−

dług swoich ustawień domyślnych. Po drugie,

moim zadaniem jest przekonać Cię, że projek−

towanie płytek za pomocą Protela, na pozór

bardzo skomplikowane i dziwne, w rzeczywisto−

ści jest lekkie, łatwe i przyjemne, ale pod warun−

kiem pełnego zrozumienia kluczowych zasad.

Na tym spotkaniu zajmiemy się pierwszymi

krokami przy projektowaniu płytki i zaczniemy

konfigurować Protela pod swoje potrzeby.

Płytka

Projektowanie płytki zaczynamy, gdy mamy

gotowy, sprawdzony schemat ideowy. Nieza−

leżnie, czy elementy „wrzucimy” automa−

tycznie, czy ręcznie, przed umieszczeniem

elementów zawsze musisz określić rozmiary

płytki. Możesz wprawdzie zrobić to ręcznie,

ale warto wykorzystać do tego kreatora

( Printed Circuit Board Wizard ), uruchamia−

nego po poleceniu F– N ( File, New ) w za−

kładce Wizards . Z listy wybierz Custom Ma−

de Board i ustaw potrzebne parametry płytki.

Przykład pokazany jest na rysunku 7 .

W Protelu w zasadzie wymiary płytki powin−

ny być określone w jednej z czterech warstw

„mechanicznych” ( Mechanical Layers ) –

patrz rysunek 7. W praktyce często obrys

w warstwie KeepOutLayer nadal określa jed−

nocześnie wymiary mechaniczne − to silne

przyzwyczajenie z dawnych czasów i daw−

nych programów.

Wbrew pozorom, jest to godny uwagi pro−

blem praktyczny. Ten szczegół należy ko−

niecznie uzgodnić z wytwórcą płytki – czy

wystarczy obrys płytki w warstwie KeepOut−

Layer, czy chce obrys w MechanicalLayer .

Nie próbuj jednak wyłączyć w kreatorze war−

stwy Dimension Layer przez wybranie None .

U mnie próba wyłączenia tej warstwy kończy

się zawieszeniem komputera. Bezpieczniej

jest wtedy ustalić wymiary mechaniczne ta−

kie same, jak obrys KeepOutLayer , przez

wpisanie liczby zero w okienku Keep Out Di−

stance From Board Edge , jak pokazuje rysu−

nek 8 , co program przyjmie po komunikacie

ostrzegawczym. Nigdy nie uważaj, że wy−

starczy zaznaczenie obrysu płytki w war−

stwie TopOverlay – taki ewidentny błąd po−

pełniają często początkujący. Obrys w war−

stwie KeepOutLayer musi wystąpić na każ−

dej projektowanej płytce. Zwykle jest to

ścieżka o szerokości 10mil. Szerokość linii

nie ma znaczenia, obrys nie musi być prosto−

kątem, a dodatkowe obszary wewnątrz nie

zostaną „zaludnione”.

W piątym oknie kreatora trzeba wybrać

Trough−hole Components (elementy przewle−

kane) zamiast Surface−mount components

(elementy SMD) i koniecznie zmienić dopu−

szczalną liczbę ścieżek między sąsiednimi

punktami z 2 na 1 ( One Track ) – patrz rysu−

nek 9 . Wtedy nie trzeba będzie nic zmieniać

w oknie szóstym – możesz tam jedynie zmie−

nić Minimum Clearence (minimalny odstęp)

z 13 na 12 milsów, ewentualnie Minimum Via

Width (minimalna średnica przelotki) z 63 na

70 milsów.

Rys. 7

Rys. 9

Z tego kreatora korzystaliśmy już na pierw−

szym spotkaniu. Możesz go śmiało wykorzy−

stywać. Ale możesz też zrobić inaczej, ręcz−

nie, tak jak we wcześniejszych programach:

zaznacz rozmiar płytki w warstwie KeepOut−

Layer . Ręczne lub półautomatyczne umie−

szczenie obrysu płytki w warstwie KeepOut−

Layer to czynność absolutnie konieczna ,

by Protel dowiedział się, gdzie mają być

umieszczone elementy. Obowiązkowo za−

znacz więc w tej właśnie warstwie obrys na−

wet wtedy, gdy nie będziesz używać automa−

tów ( Autoplacer, Autorouter ). Teoretycznie

rzecz biorąc, warstwa KeepOutLayer służy

tylko do określenia obszaru „elektrycznego”,

gdzie umieszczane będą elementy i ścieżki.

Płytkę możesz zapisać jako wzorzec „dla

przyszłych pokoleń”, zaznaczając w następ−

nym oknie kratkę: Save the board as template?

Zamiast korzystać z kreatora, można po

poleceniu F– N ( File, New ) wybrać z palety

Documents płytkę drukowaną – PCB Docu−

ment . Pojawi się pusty obszar roboczy. Na do−

le kliknij zakładkę KeepOutLayer i w tej war−

stwie narysuj obrys płytki ścieżką ( P– T ).

Zwróć uwagę, że domyślnie obszar robo−

czy ma punkt zerowy ( Absolute Origin )

w swym lewym dolnym rogu. Projektowaną

płytkę możesz umieścić w dowolnym punk−

cie ogromnego (100cali x 100cali) obszaru

roboczego. Nie umieszczaj rogu płytki

Rys. 8

Elektronika dla Wszystkich

Październik 2002

Kurs Protela

w punkcie zerowym 0, 0 ( Absolute Origin ),

tylko pozostaw margines z lewej strony

i z dołu płytki – przyda się podczas ręcznego

ustawiania elementów. Choć nie jest to ko−

nieczne, dobrym zwyczajem jest umieszcze−

nie dolnego lewego rogu płytki w punkcie

o współrzędnych 1000mil, 1000mil (lub le−

piej 2000, 2000), czyli w odległości jednego

lub dwóch cali od krawędzi obszaru robocze−

go. Płytka z rysunku 10 spełnia to zalecenie.

Protel pozwala też błyskawicznie zmienić

jednostki „robocze”, pokazywane na dole,

w pasku stanu (milsy – milimetry) – można

to zrobić poleceniem V– U ( View, Units ) al−

bo szybciej, naciskając klawisz Q . Na począ−

tek, rysując obrys płytki, możesz przełączyć

się na milimetry, a potem przy umieszczaniu

elementów i prowadzeniu ścieżek używaj

miary calowej. Pasek stanu można włą−

czyć/wyłączyć poleceniem V– S ( View, Sta−

tus Bar ). Bieżące jednostki można wprawdzie

zmienić błyskawicznie

w podany właśnie spo−

sób, ale ważniejsze od

tych jednostek jest

ustawienie rastru (siat−

ki) i skoku kursora.

Skok kursora ustawisz w zakładce

Options – patrz rysunek 12 . W okienkach

SnapX, SnapY (główny skok) koniecznie

wpisz 25mil. W okienkach ComponentX,

ComponentY możesz wpisać jednakowe war−

tości: albo 25, albo 50mil. Skok 50−milsowy

przy rozmieszczaniu elementów też jest bar−

dzo dobry. Proponowany domyślny skok 10

czy 20 milsów jest w przypadku klasycznych

elementów przewlekanych za mały – ma sens

tylko przy elementach SMD

Rys. 10

Raster, skok

kursora

Wbrew pozorom, nie

jest dobrze, jeśli skok

kursora oraz skok przy

umieszczaniu elementów i ścieżek będzie

bardzo mały. Dałoby to co prawda płynność

i dowolność ustawienia składników, jednak

przysporzyłoby innych istotnych kłopotów.

Jeśli chcesz, wypróbuj rastry o różnej gę−

stości. Ja na podstawie swojego doświad−

czenia gorąco radzę Ci zawsze wykorzy−

stywać raster „kwadratowy” o jednako−

wym skoku w osiach X i Y, równym 25

milsów . I tu początkujący miewają kłopoty,

ponieważ parametry związane z rastrem

i skokiem trzeba w Protelu ustawić niejako

trzykrotnie:

− pomocniczą siatkę widoczną na ekranie,

− skok przesuwu elementów,

− skok przy trasowaniu ścieżek i pokrewnych

elementów.

Wszystko ustawisz po wydaniu polecenia

D– O ( Design, Option ) na dwóch zakład−

kach: Layers i Option . Rozmiary pomocni−

czej siatki ustawisz w zakładce Layers ( Visi−

ble Grid 1, Visible Grid 2 ) – patrz rysunek

11 , gdzie w tle powinieneś zobaczyć taką

siatkę.

Rys. 12

Choć to mniej ważny szczegół, możesz

przenieść punkt zerowy do dowolnego miej−

sca obszaru roboczego, jak to zrobiłem, przy−

gotowując rysunek 13. Umożliwia to polece−

nie E– O– S ( Edit, Origin, Set ) i kliknięcie

kursorem w wybranym punkcie. Ten kliknię−

ty punkt stanie się względnym punktem od−

niesienia ( Relative Origin ), zostanie zazna−

czony, jak na rysunku 10 i współrzędne będą

odtąd obliczane względem tego nowego

punktu odniesienia. Możesz go zmienić ko−

lejnym poleceniem E– O– S lub powrócić

do pierwotnego punktu zerowego polece−

niem E– O– R .

Ważną sprawą jest tak zwany Electrical

Grid – zapewnia znakomitą pomoc przy pro−

wadzeniu ścieżek. Ten Electrical Grid okre−

śla zakres przyciągania obiektów elektrycz−

nych podczas edycji. W praktyce chodzi

o ścieżki i punkty lutownicze. Zdarzają się

elementy, których wyprowadzenia nie są roz−

mieszczone w węzłach siatki 25−milsowej.

Przy ręcznym prowadzeniu ścieżki kursor

skacze po węzłach 25−milsowej siatki i nie

trafiłby dokładnie w środek punktu lutowni−

czego. Jeśli włączysz Electrical Grid i wpi−

szesz w okienko Range sensowną wartość

(np. 8...20mil), końce ścieżek zawsze trafią

w środki punktów, także tych umieszczonych

poza węzłami siatki. Możesz włączać/wyłą−

czać Electrical Grid w panelu pokazanym na

rysunku 12. Szybszym sposobem jest jedno−

czesne naciśnięcie klawiszy SHIFT+E . Pod−

czas trasowania ścieżek możesz też chwilo−

wo wyłączy ć Electrical Grid , naciskając kla−

wisz CTRL na czas operacji.

W okienku Visible Kind proponuję wybrać

linie (Lines), bo kropki (Dots) są moim zda−

niem mało widoczne − tym razem chodzi

o siatkę widoczną na ekranie, której parametry

ustaliliśmy na zakładce Layers (rysunek 11).

Chyba nie muszę Cię przekonywać, że

warto ustawić moduł jednej siatki zgodny ze

skokiem kursora, czyli 25mil. Ja ustawiłem

drugą widoczną na ekranie siatkę o rastrze

100mil, żeby podczas pracy łatwiej oceniać

odległości. Jeśli chcesz, możesz pozmieniać

kolory linii: ( T– P , zakładka Colors ).

Jednostki miary

A teraz kolejny istotny problem: w jakich

jednostkach podawać wymiary i odległości?

Do tej pory nieprzypadkowo często wspomi−

nałem Ci o milsach (1/1000 cala). Większość

elementów elektronicznych ma wyprowadze−

nia w rastrze calowym – na przykład klasycz−

ne układy scalone w obudowach DIL mają

wyprowadzenia w rastrze 100 milsów (0,1

cala). 100 milsów to dokładnie 2,54mm, ale

raczej nie zaokrąglaj tego do 2,5mm –

w przypadku dłuższych układów scalonych,

np. 40−nóżkowych, dałoby to niedopuszczal−

nie duży błąd (kiedyś mieliśmy kłopoty z do−

pasowaniem układów scalonych byłego

ZSRR, które miały wyprowadzenia w rastrze

2,5mm). Przyzwyczaj się do miary calowej.

Przy projektowaniu płytek jest to naprawdę

wygodna miara, lepsza od milimetrów. Prze−

liczając milimetry na milsy pomnóż wymiar

w milimetrach przez 39,37. Przy przeliczaniu

milsów na milimetry podziel wymiar w mil−

sach przez 39,37. Za pomocą kalkulatora

Windows nie sprawi to żadnego problemu. Po

takich obliczeniach bez chwili zastanowienia

zaokrąglaj wynik do 25 milsów albo 0,5mm.

Rys. 11

Konfiguracja środowiska

Protel PCB to środowisko oparte na war−

stwach. To chyba nie budzi Twych wątpliwo−

ści. Warstwami są nawet linie czy punkty siat−

ki, obecne na ekranie podczas projektowania.

Uwaga! Nie ustawiasz tu skoku kursora,

tylko rozmiar siatki widocznej na ekranie –

na razie nie ma to nic wspólnego z wymuszo−

nym skokiem kursora.

Październik 2002

Elektronika dla Wszystkich

Kurs Protela

Według własnego uznania możesz włączać

i wyłączać widoczność poszczególnych warstw

na zakładce Layers po poleceniu D– O

( Design, Options ) według rysunku 11 . Za−

znaczone okienka pokazane na rysunku 11

określają widzialność poszczególnych

warstw. Włącz tylko niezbędne warstwy,

przede wszystkim Bottom Layer i Top Layer .

Warstwę Top Layer włącz nawet wtedy, gdy

będziesz projektował wyłącznie płytki jedno−

stronne – będzie potrzebna dla zwór. Zwykle

nie ma potrzeby wyświetlania żadnych

warstw mechanicznych, znaczników wiertar−

skich (Drill ...), izolacyjnych masek lutowni−

czych ( solder mask ) ani warstwy kleju SMD

( paste mask ). Ponieważ na typowej płytce si−

todrukowy opis wykonany jest farbą tylko od

strony elementów, włączymy jedną warstwę

opisu, mianowicie Top Overlay . Zwróć uwa−

gę na okienko DRC Errors – tu moglibyśmy

wyłączyć wizualną sygnalizację kolizji (błę−

dów) podczas projektowania. Choć jaskrawo

podświetlone fragmenty irytują początkują−

cych, którzy nie wiedzą, dlaczego program

sygnalizuje zastraszającą liczbę kolizji i błę−

dów, ale Ty w żadnym wypadku nie wyłączaj

tej sygnalizacji. Włącz też warstwę tymcza−

sowych połączeń ( Connections ); nie zaszko−

dzi też włączenie wyświetlania wielkości

otworów ( Pad Holes, Via Holes ).

Włączone kluczowe warstwy pojawią się

jako zakładki na dole okna, jak widać to na

rysunku 11. Klikając na te zakładki, możemy

przełączać aktywną warstwę (pracując nad

płytką, pracujemy niejako w jednej warstwie,

umieszczając tam ścieżki, napisy, itp.).

ścieżek. Zagadnienie to omówimy bardzo

szczegółowo na jednym z następnych spo−

tkań. Standardowo na początek wybiera się

opcję Avoid Obstacle , i wtedy Protel nie po−

zwoli Ci poprowadzić ścieżek w sposób koli−

zyjny – przekonasz się później, że to wbrew

pozorom nie jest wada, tylko duża zaleta. Nie

uważaj, że opcja Ignore Obstacle jest najlep−

sza i nie przyzwyczaj się do niej – to utrudni−

łoby Ci pracę w przyszłości.

Pod zakładką Display określasz parame−

try wyświetlania. U mnie wygląda to jak na

rysunku 14 (zmieniłem Origin Marker oraz

String z 11 na 7. Warto wiedzieć, że zazna−

czenie opcji Transparent Layers pozwala

uczynić ścieżki półprzezroczystymi i zoba−

czyć nałożone na siebie składniki – efekt po−

kazany jest na rysunku 15 .

nie wszystkich warstw – Final . Możesz też

wypróbować Draft , ale wyświetlanie kontu−

rów potrzebne i korzystne bywa niezwykle

rzadko.

Zakładki Defaults i Signal Integrity mo−

żesz z całym spokojem zignorować – to tro−

chę wyższa szkoła jazdy.

Po opisanym ustawieniu Palet wywoły−

wanych poleceniami D– O oraz T– P wstęp−

nie skonfigurowałeś środowisko. Na razie

naprawdę nie musisz rozumieć wszystkich

drobiazgów. To, co omówiliśmy, całkowicie

wystarczy, a do niektórych co ważniejszych

szczegółów jeszcze wrócimy.

Zadania domowe

Na tym spotkaniu omówiliśmy bardzo ważną

w praktyce sprawę określania rozmiarów płyt−

ki. Otrzymałeś też elementarne informacje

o konfiguracji programu. Potrafisz już ustawić

główne właściwości obszaru roboczego.

Zanim weźmiemy się za dalsze etapy two−

rzenia płytki, starannie przeanalizuj omówio−

ne dziś zagadnienia. Koniecznie poćwicz też

tworzenie płytek o różnych kształtach i wy−

miarach. Czy na przykład potrafisz za pomocą

kreatora zaprojektować płytkę syreny alarmo−

wej, do umieszczenia w obudowie przetworni−

ka PCA−100? Taka płytka musi mieć średnicę

50,5...51mm, czyli dokładnie 2000 milsów.

Poćwicz przygotowanie płytek za pomocą

kreatora PCB Wizard . Sprawdź, że jeśli

chcesz zapamiętać wzorzec (w przedostatnim

oknie kreatora), Protel zapisze go jako płyt−

kę, plik .pcb w projekcie ...\Design Explorer

99 SE\System\Templates.Ddb . Oprócz wzor−

cowych płytek przechowywane są tam też

makra napisane w dialekcie języka BASIC

oraz wzorce arkuszy do schematów.

Dobrze byłoby, gdybyś wziął kilka obu−

dów plastikowych i zaprojektował do nich

porządne płytki bazowe. Obrys płytki za−

znacz w warstwie KeepOutLayer . Jeśli wy−

korzystasz kreatora, niech obrys w warstwie

Mechanical Layer będzie taki sam, jak

w warstwie KeepOutLayer . Zwróć też uwagę

na kolejny konkurs.

Poćwicz też tworzenie płytek o nieregular−

nym kształcie. Czy za pomocą kreatora potra−

fisz osiągnąć kształt płytki, jak na rysunku 16 ?

Podpowiem, że trzeba w kreatorze wykorzystać

Rys. 13

Rys. 14

Preferencje

Zainteresuj się teraz bogatym oknem poja−

wiającym się po wydaniu polecenia T– P

( Tools, Preferences ). Szczegółowy opis zna−

czenia wszystkich okienek byłby zbyt ob−

szerny, a większość z nich ma niewielkie

znaczenie praktyczne. Dlatego proponuję,

żebyś sprawdził, czy u Ciebie pierwsza za−

kładka Options wygląda jak na rysunku 13 .

Zaznacz Editing options , Other oraz Compo−

nent drag jak na rysunku. W grupie Autopan

options ja wybieram styl ( Style ) Re−Center ,

bo inne style na dość szybkim komputerze

mnie denerwują z uwagi na dużą „bezwład−

ność” przesuwania. Ty możesz pozostawić

domyślny styl Adaptive, ewentualnie zmie−

niając wartości określające automatyczne

przesuwanie aktywnego obszaru roboczego

podczas edycji ( Speed ). Wypróbuj opcje pa−

noramowania (Autopan options) także z naci−

śniętym klawiszem Shift i dostosuj styl

i szybkość do własnych upodobań. Grupa

Polygon repour niech Cię nie interesuje – nie

będziesz na razie z tego korzystał (chodzi

o przeprowadzanie ścieżek przez specyficzne

wypełnienia, zwane Polygons). Grupa Inte−

ractive Routing określa bardzo, bardzo waż−

ne właściwości podczas ręcznego trasowania

Rys. 16

Rys. 15

Kolory warstw możesz zmienić po−

leceniem T– P ( Tools, Preferences )

w zakładce Colors , ale to są sprawy

oczywiste i dla większości użytkowni−

ków mało istotne. W zakładce

Show/Hide zaznacz pełne wyświetla−

Elektronika dla Wszystkich

Październik 2002

Kurs Protela

opcję Custom, jak pokazuje rysunek 17 ,

a w następnym oknie wpisać dwie liczby: jed−

ną dodatnią, drugą ujemną; jedna ma być zbli−

żona do wysokości płytki (Height), ale nie mo−

że być jej równa. Prawdziwa zagadka, prawda?

Wypróbuj możliwości, jakie daje opcja Custom

w kreatorze, niezależne od tego, jak często bę−

dziesz wykorzystywał kreatora. Zastanów się,

jakie kształty płytek da się osiągnąć za pomocą

kreatora ( PCB Wizard ),

a jakie trzeba rysować „na

piechotę” z wykorzysta−

niem łuków (Arc) i linii.

Jeśli nie odpowiadają

Ci domyślne kolory

warstw, dobierz kolory we−

dług własnych upodobań.

Piotr Górecki

Rys. 17

Październik 2002

Elektronika dla Wszystkich

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: