ep201101_078_kurs_pcbaltium__art.pdf

KURS

pomocą Altium Designer

Summer 09 (4)

Dodatkowe materiały

na CD i FTP

Obecnie każdy kto zajmuje się projektowaniem urządzeń

elektronicznych korzysta z pomocy programów EDA, jednym

z nich jest Altium Designer. Niniejszy cykl artykułów ma na celu

przedstawienie możliwości programu Altium Designer Summer

09 i nauczenie czytelników korzystania z tego oprogramowania

w zakresie projektowania obwodów drukowanych. W tej części

kursu zajmiemy się bardziej zaawansowanymi technikami edycji

schematów.

Dodatkowe materiały na CD i FTP:

ftp://ep.com.pl , user: 10142 , pass: 5x7bu87r

• poprzednie części kursu

W poprzednim odcinku wykonaliśmy

pierwszy projekt prostego urządzenia. W tej

części kursu chciałbym skupić się na bar-

dziej zaawansowanych metodach tworzenia

i edycji schematów. Przedstawię sposoby

na zmianę wartości wybranych parametrów

jednocześnie dla wielu elementów i na gru-

powanie połączeń elektrycznych na schema-

cie, które to będą bardzo przydatne w trak-

cie projektowania obwodów drukowanych

z wykorzystaniem wielu arkuszy schematów.

W pierwszej kolejności należy jednak

utworzyć nowy projekt o nazwie kurs_odci-

nek_4.PrjPcb , a następnie dodać nowy doku-

ment schematu. Umieszczamy na nim 8 rezy-

storów, 8 diod LED, układ scalony PCF8574A

oraz złącze IDC-10, a następnie wykonujemy

odpowiednie połączenia ( rysunek 53 ).

Rysunek 54. Wybór grupy rezystorów na

schemacie

Jeśli wybrano kilka różnych obiektów, to

są podawane tylko te właściwości, które są

dla nich wspólne. Jeśli mają tę samą wartość,

to zostanie ona wyświetlona. W przeciwnym

przypadku zostanie wyświetlony ciąg znaków

<…> . Kiedy wartość danego parametru zosta-

nie zmieniona w panelu SCH Inspector i po-

twierdzona za pomocą klawisza Enter , to pa-

rametr ten zostanie natychmiast zmieniony we

wszystkich wybranych obiektach. Ponieważ

SCH Inspector jest panelem, może być włączo-

ny i widoczny przez cały czas. Oznacza to, że

wystarczy kliknąć, aby wybrać dowolny obiekt

w obszarze roboczym, a jego właściwości zo-

staną natychmiast wyświetlone.

Rysunek 55. Okno narzędzia SCH Inspec-

tor

Zmienimy teraz wartość rezystancji dla

oporników R1...R4. W tym celu klikamy po

kolei na wymienionych rezystorach trzy-

mając jednocześnie wciśnięty klawisz Shift

na klawiaturze. Efekt powinien być zgodny

z rysunkiem 54 . Następnie wciskamy kla-

wisz F11 , zostanie wyświetlony panel SCH

Inspector ( rysunek 55 ). Jak widać, wyświe-

tlane właściwości są podzielone na kilka sek-

cji. Odnajdujemy w sekcji Parameters pole

o nazwie Value (odpowiada ono parametrowi

o tej samej nazwie wskazanemu na rysun-

ku 56 w znanym już oknie Component Pro-

perties ), wpisujemy nową wartość, np. „470”

i potwierdzamy klawiszem Enter . Teraz moż-

na już zamknąć panel Inspektora. Wartości

rezystancji dla czterech wskazanych rezysto-

rów zostały zmienione ( rysunek 57 ).

Jednoczesna edycja wielu

obiektów

W tym celu jednoczesnej edycji właścio-

wośc wielu obiektów wykorzystamy narzę-

dzie o nazwie SCH Inspector . Jest to panel,

który wyświetla właściwości jednego lub

więcej wybranych obiektów.

Rysunek 53. Rozmieszczenie elementów na schemacie

Wyszukiwanie podobnych

obiektów

Wskazywanie obiektów do edycji po-

przez kliknięcie myszką jest wygodne, gdy

liczba elementów jest mała lub trzeba jed-

nocześnie edytować obiekty różnych typów.

Jeśli zachodzi konieczność zmiany parame-

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 1/2011

Projektowanie PCB za

Projektowanie PCB za pomocą Altium Designer Summer 09

trów wielu obiektów

tego samego typu, to

znacznie wygodniej-

sze będzie użycie na-

rzędzia Find Similar

Objects . Na przykład

wskażemy za jego po-

mocą rezystory znaj-

dujące się na schema-

cie o wartości rezy-

stancji równej 470 V ,

a następnie zmienimy

dla tych rezystorów

footprinty , które zo-

staną przeniesione do

edytora płytki druko-

wanej, dodamy nowy

parametr dla komponentów oraz ustawimy

jego widoczność.

Aby użyć wspomnianego narzędzia na-

leży kliknąć prawym przyciskiem myszy na

dowolnym rezystorze widocznym na schema-

cie i z rozwiniętej listy wybrać Find Similar

Objects . Otworzy się okno przedstawione na

rysunku 58 . Służy ono do określania według

jakich kryteriów mają być wybierane obiekty

ze schematu, miejsca przeszukiwania (na-

rzędzie to umożliwia wybieranie obiektów

z wielu otwartych arkuszy schematów) oraz

jakie czynności ma wykonać program po wy-

szukaniu obiektów. Jak widać, okno jest po-

Rysunek 56. Pole Value w oknie właściwości komponentu

Rysunek 57. Rezystory po grupowej zmia-

nie rezystancji

Rysunek 58. Okno narzędzia Find Similar

Objects do wyszukiwania podobnych

obiektów

dzielone na dwie kolumny. Lewa wyświetla

aktualne właściwości wybranego obiektu, zaś

prawa określa w jaki sposób uzyskać dopaso-

wanie innych obiektów. Dla każdej właściwo-

ści można podać, że dopasowanie występuje,

gdy dana wartość jest taka sama ( Same ), różna

( Different ). Gdy dana właściwość ma nie być

brana pod uwagę przy dopasowywaniu obiek-

tów należy wybrać Any (jakakolwiek).

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 1/2011

KURS

Rysunek 59. Efekt działania funkcji wyszukiwania podobnych obiektów

- Create Expression – zostanie utworzone

wyrażenie logiczne opisujące kryteria

wyszukiwania elementów.

- Mask Matching – wyszukane elementu

zostaną wyróżnione wizualnie, pozosta-

łe elementy zostaną rozjaśnione, a moż-

liwość ich edytowania zablokowana.

- Run Inspector – zostanie uruchomiony

panel Inspektora.

Dla naszych celów odznaczamy opcję

Create Expression , a pozostałe zaznaczamy

i klikamy przycisk OK. Powinniśmy zoba-

czyć wynik podobny do przedstawionego na

rysunku 59 .

Kolejnym krokiem jest zmiana dla wy-

branych rezystorów footprintów za pomocą

znanego już nam panelu SCH Inspector .

Widoczny w polu o nazwie Current Foot-

print wpis chip_r_0805 zmieniamy na chi-

p_r_1206 i potwierdzamy klawiszem En-

ter, jednak nie zamykamy jeszcze panelu

Inspektora. Dodamy teraz nowy parametr.

Aby wyszukać na schemacie interesują-

ce nas rezystory, należy w polu Component

Designator w sekcji Object Speci ﬁ c wpisać

R* i wybrać opcję Same . Spowoduje to, że

brane będą pod uwagę tylko te elementy, któ-

rych oznaczenie rozpoczyna się od litery „R”.

Następnie polu Value sekcji Parameters wpi-

sujemy wartość 470 i również wybieramy

opcję Same . W dolnej części okna znajduje

się lista rozwijana określająca miejsce prze-

szukiwania. Wybieramy z niej opcję Current

Document - przeszukiwanie zostanie prze-

prowadzone w aktualnie otwartym arkuszu

schematu. Pozostało jeszcze określenie, jakie

czynności ma wykonać program po wybra-

niu obiektów. Mamy do wyboru sześć opcji:

- Zoom Matching – widok pasujących do

wybranych parametrów obiektów zosta-

nie maksymalnie powiększony, tak aby

wszystkie wybrane obiekty były widocz-

ne.

- Select Matching – pasujące elementy zo-

staną zaznaczone.

- Clear Existing – wcześniej istniejące za-

znaczenia elementów na schemacie zo-

staną anulowane.

Rysunek 61. Schemat po zmianach

Rysunek 62. Prowadzenie magistrali ( Bus )

Rysunek 60. Wygląd okna Sch Inspector

po wybraniu parametru Power

Rysunek 63. Sposób wykonania połączeń za pomocą Net Label umieszczonych na połą-

czeniach. Dolny, lewy róg etykiety musi dotykać do połączenia.

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 1/2011

Projektowanie PCB za pomocą Altium Designer Summer 09

Rysunek 64. Okno właściwości wiązki

Magistrale oraz wiązki

Magistrale oraz wiązki stosuje się do

porządkowania, a przede wszystkim do gru-

powania połączeń elektrycznych na schema-

cie. Najczęściej używa się ich w projektach

wieloarkuszowych w celu przejrzystego

przedstawiania połączeń. Ich zastosowanie

upraszcza tworzenie i edycję takich projek-

tów.

dana magistrala zawiera sygnały o nazwach

D1, D2, …, D8. Efekt pokazano na rysun-

ku 63 .

Teraz utworzymy jedną wiązkę, za po-

mocą której połączymy wyprowadzenia

INT, SCL oraz SDA układu U1 z wyprowa-

dzeniami złącza J1. Na początek utworzymy

złącze wiązki wybierając Place -> Harness

-> Harness Connector . Następnie wciskamy

klawisz Tab, aby otworzyć okno edycji złą-

cza wiązki i w polu Harness Type wpisujemy

I2C . Zamykamy okno klikając przycisk OK

i umieszczamy złącze wiązki na schemacie.

Następnie wybieramy Place -> Harness ->

Harness Entry , umieszczamy kursor w ob-

szarze utworzonego złącza wiązki i ponow-

nie wciskamy klawisz Tab. W oknie Harness

Entry wprowadzamy dane zgodnie z rysun-

kiem 64 i umieszczamy wejście wiązki na

krawędzi złącza. W podobny sposób należy

utworzyć wejścia o nazwach SCL oraz SDA.

Efekt działań przedstawia rysunek 65 . Czyn-

ności powtarzamy tworząc złącze wiązki

w pobliżu złącza J1. Tym razem w polu Har-

ness Type podajemy I2C_2 ( rysunek 66 ). Bez-

pośrednie połączenie dwóch złącz wiązek

jedną wiązką nie zadziała, ponieważ zostały

one przewidziane do łączenia złącz z porta-

mi wyprowadzającymi sygnały elektryczne

z arkusza schematu do arkusza nadrzędne-

go. Dlatego umieścimy teraz na schemacie

dwa porty o nazwie Sterowanie . W tym celu

wybieramy Place -> Port , następnie wciska-

my klawisz Tab, aby edytować właściwości

portu. W polu Name wpisujemy Sterowanie ,

a w polu Harness Type wybieramy I2C , kli-

kamy na klawisz OK i wstawiamy pierwszy

port pod układem scalonym U1. Drugi port

umieszczamy w pobliżu złącza J1, jednak

tym razem w polu Harness Type wybieramy

I2C_2 . Następnie musimy połączyć porty ze

złączami wiązek. Wybieramy Place -> Har-

ness -> Signal Harness i wykonujemy odpo-

wiednie połączenia. Dodajmy jeszcze szy-

ny zasilania GND oraz VCC do dowolnych

wyprowadzeń złącza J1. Gotowy schemat

przedstawia rysunek 67 . Po skompilowaniu

projektu ( Project -> Compile PCB Project cwi-

czenie_cz_04.PrjPcb) nie powinniśmy otrzy-

mać żadnego komunikatu o błędach.

Dodajmy teraz do projektu nowy doku-

ment obwodu drukowanego i zaimportujmy

do niego dane z utworzonego schematu elek-

trycznego ( Design -> Import Changes From

cwiczenie_cz_04.PrjPcb ). Jak widać, wszyst-

kie połączenia zostały poprawnie przenie-

sione ze schematu.

Rysunek 65. Umieszczenie wiązki na sche-

macie po stronie układu scalonego

Magistrale stosuje się do grupowania po-

łączeń podobnego typu, np. połączenie po-

między linijką diod LED a wyjściami układu

scalonego. Natomiast wiązki stosuje się do

grupowania połączeń dowolnego typu i słu-

żą przede wszystkim do wykonywania połą-

czeń pomiędzy arkuszami schematów. Wiąz-

ki mogą grupować połączenia prowadzone

pojedynczymi przewodami, magistrale,

a także inne wiązki. Do tworzenia połączeń

za pomocą magistral wykorzystujemy trzy

elementy: magistrale ( Bus ), wejścia magistral

( Bus Entry ) oraz etykiety ( Net Label ). Nato-

miast w systemie wiązek występują cztery

elementy: wiązka ( Signal Harness ), złącze

wiązki ( Harness Connector ), wejście wiązki

( Harness Entry ) oraz plik de ﬁ nicji wiązki

( Harness De ﬁ nition File ).

Za pomocą magistral i wiązek wykona-

my teraz połączenia elektryczne na wcze-

śniej utworzonym schemacie. Zaczniemy od

połączenia katod diod LED do portów eks-

pandera PCF8574A. W pierwszej kolejności

należy utworzyć na schemacie magistralę

wybierając Place -> Bus i prowadzimy ma-

gistralę w pobliżu wspomnianych wypro-

wadzeń elementów ( rysunek 62 ). Następnie

wybieramy Place -> Bus Entry i wstawiamy

wejścia magistrali, tak aby jeden ich koniec

(ten prowadzony przy kursorze) znajdował

się na magistrali, a drugi znajdował się na

wprost pinów elementów. Należy teraz połą-

czyć wejścia magistrali z wyprowadzeniami

portu układu U1 oraz katodami diod LED za

pomocą narzędzia Place -> Wire . Kolejnym

krokiem jest dodanie odpowiednich etykiet,

tak aby pin P0 łączył się z diodą D1, P1 z D2

itd. Na koniec musimy dodać jeszcze jedną

etykietę opisującą magistralę. W tym celu

w oknie edycji etykiety wpisujemy ciąg zna-

ków D[1..8] i umieszczamy etykietę bezpo-

średnio na magistrali. Opis ten oznacza, że

Rysunek 66. Umieszczenie wiązki na sche-

macie po stronie złącza

W tym celu na samym dole listy właści-

wości klikamy obok etykiety Add User Pa-

rameters i podajemy wartość 0.5W oraz

potwierdzamy klawiszem Enter. W nowo

otwartym okienku wpisujemy nazwę para-

metru – Power i klikamy przycisk OK . Nowy

parametr został dodany, jednak nie jest

on widoczny. Aby go wyświetlić, klikamy

w panelu Inspektora na nazwę parametru

Power . Jak widzimy, wygląd panelu zmienił

się ( rysunek 60 ). Odznaczamy pole o na-

zwie Hide , teraz wartość nowego parametru

jest widoczna na schemacie. Zamykamy pa-

nel SCH Inspector . Aby usunąć maskowanie

pozostałych elementów klikamy na przy-

cisk Clear znajdujący się w prawym dolnym

rogu okna Altium Designera. Schemat po

przeprowadzonych operacjach wyglądać

podobnie do zaprezentowanego na rysun-

ku 61 .

Rysunek 67. Gotowy schemat z wiązkami

Zarządzanie warstwami

w edytorze PCB

Korzystając z edytora obwodów dru-

kowanych mamy do czynienia z wieloma

warstwami. Wyróżnia się warstwy elektrycz-

ne, mechaniczne i specjalne. Warstwy elek-

tryczne, jak sama nazwa wskazuje, służą do

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 1/2011

KURS

tworzenia połączeń elektrycznych pomiędzy

elementami. W programie Altium Designer

można utworzyć maksymalnie 32 warstwy

sygnałowe i 16 warstw płaszczyzn miedzi.

W praktyce bardzo rzadko wykorzystuje

się więcej niż dwie warstwy elektryczne

o nazwach Top Layer oraz Bottom Layer . Za

pomocą warstw mechanicznych de ﬁ niuje

się obrys projektowanej płytki drukowanej,

nanosi wymiary, opisy produkcyjne itp. Na

potrzeby niniejszego kursu wykorzystuje-

my dwie warstwy mechaniczne o nazwach

Mechanical 1 oraz Mechanical 13 . Pierwsza

z nich zawiera informacje o obrysie płytek

oraz położeniu elementów na płytce. Druga

zawiera informacje o wymiarach elemen-

tów oraz modele elementów. Do warstw

specjalnych należą Top Overlay oraz Bottom

Overlay – są to warstwy opisowe, na których

umieszcza się desygnatory elementów oraz

ich obrysy pomocne przy montażu. Innymi

warstwami specjalnymi są Top Paste , Bottom

Paste (zawierają informacje, gdzie ma być

naniesiona pasta lutownicza), Top Solder ,

Bottom Solder (informuje, w których miej-

scach ma nie być soldermaski), D rill Guide ,

D rill Drawing (warstwy wierceń), Multi-Lay-

er (wielowarstwowe punkty lutownicze oraz

przelotki), Keep-Out Layer (informacja o ob-

szarach zabronionych).

Do utworzonej właśnie płytki drukowa-

nej dodamy dwie płaszczyzny zasilające.

W tym celu skorzystamy z menedżera stosu

warstw. Wybieramy Design -> Layer Stack

Manager . Aby dodać płaszczyznę zasilania

należy kliknąć na przycisk Add Plane . Wyko-

nujemy tę czynność dwukrotnie. Klikamy te-

raz dwukrotnie na nazwie warstwy Internal-

Plane1 , a w otwartym oknie

w polu Net name wskazuje-

my VCC . Podobnie postępu-

jemy z warstwą InternalPla-

ne2 , wskazując połączenie

o nazwie GND . Ustawmy

jeszcze grubość rdzeni

( Core ) na 0.5mm . Ostatecz-

nie zmiany powinny wyglą-

dać jak na rysunku 68 . Za-

mykamy okno klikając przy-

cisk OK. Widzimy teraz, że

na pasku przedstawiającym

warstwy pojawiły się dwie

nowe. Poprowadźmy teraz

połączenia za pomocą auto-

routera ( Auto Router -> All ).

Przełączmy się teraz

w tryb widoku 3D, a następ-

nie wciskając klawisz L na

klawiaturze uruchamiamy

okno View Con ﬁ gurations .

Przesuwamy teraz suwak

przy etykiecie Board Thick-

ness do wartości ok. 40x

i odznaczamy pole przy

etykiecie Core . Teraz może-

my wyraźnie obejrzeć po-

prowadzone połączenia na

poszczególnych warstwach

oraz przelotki pomiędzy

nimi ( rysunek 69 ).

Rysunek 68. Okno menedżera warstw projektu płytki

drukowanej

Rysunek 69. Trójwymiarowy widok projektu płytki druko-

wanej

ważnym narzędziem do pracy z projektami

wieloarkuszowymi, które to będą tematem

kolejnej części kursu obsługi programu Al-

tium Designer.

W kolejnej części

W tym odcinku kursu zaprezentowałem

sposoby edycji schematów usprawniające

działania projektowe, a także metody gru-

powania połączeń elektrycznych, będące

Kamil Pawliczak

kamil.pawliczak@gmail.com

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 1/2011

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: