P

ROJEKTOWANIE OBWODÓW DRUKOWANYCH

W PAKIECIE

P

ROTEL

99SE

2

Spis Treści

1. WPROWADZENIE

3

2. PROJEKTOWANIE OBWODU DRUKOWANEGO W PAKIECIE PROTEL 99

4

3. ŚRODOWISKO PROGRAMU DESIGN EXPLORER 99SE

4

4. SCHEMATIC EDITOR – CZYLI RYSOWANIE SCHEMATU

5

A

)

SYMBOLE ELEMENTÓW

6

B

)

POŁĄCZENIA

7

C

)

SYGNAŁY

,

PUNKTY ZASILAJĄCE

,

PORTY

I

N

/O

UT

8

D

)

ADNOTACJE I INNE FUNKCJE EDYCYJNE

9

5. LIBRARY SCHEMATIC EDITOR

11

A

)

NOWY KOMPONENT

11

B

)

KOMPONENT WIELOCZĘŚCIOWY

12

C

)

OPIS ELEMENTU

-

D

ESCRIPTION

12

6. PRINTED CIRCUIT BOARD LIBRARY EDITOR

13

A

)

OBUDOWY ELEMENTÓW

13

B

)

PRZYPISYWANIE OBUDOWY DO SYMBOLU

15

C

)

WYKAZ ELEMENTÓW

,

ERC,

NETLISTA

16

7. PRINTED CIRCUIT BOARD EDITOR

16

A

)

SZABLON OBWODU DRUKOWANEGO

16

B

)

UKŁADANIE ELEMENTÓW NA PŁYTCE

18

C

)

PROWADZENIE ŚCIEśEK

19

D

)

MANUALNE NANOSZENIE ŚCIEśEK

20

8. ZAKOŃCZENIE

21

3

1. Wprowadzenie

Design Explorer 99SE firmy Protel to pakiet programów głównie do projektowania

obwodów drukowanych układów i urządzeń elektronicznych. Można go również
wykorzystać do wykonywania dokumentacji technicznej projektu. Istnieje możliwość
symulacji układu w programie SPICE (ver. 5) oraz zaprogramowania układu PLD.
Niektóre z pozostałych cech pakietu zostały przedstawione poniżej:

program pracuje na komputerach klasy PC, w systemach Windows
9x/NT/2000/XP, z procesorem klasy Pentium, minimum 32 MB RAM i kartą
graficzną SVGA. Do instalacji potrzebne jest ok. 300 MB wolnego dysku twardego.
Zalecana rozdzielczość monitora: min 1024x768,

do rysowania i edycji schematów projektowanych układów Protel dostarczył
biblioteki zawierające ponad 60 000 symboli elementów elektronicznych, w tym,
oprócz standardowych symboli, znajdują się elementy światowych producentów
sprzętu elektronicznego (tj. Burr Brown, Dallas, AMD, Intel, Lucent itp.),

do projektowania obwodów można wykorzystać ok. 60 szablonów kart i płytek
stosowanych w komputerach klasy PC.

możliwość automatycznego projektowania obwodu na podstawie narysowanego
schematu ideowego układu. Można również płytkę projektować manualnie z opcją
sprawdzania zgodności projektowanego obwodu ze schematem.

generowanie różnego rodzaju raportów (lista połączeń, wykaz elementów itp.) a
także plików sterujących obrabiarkami numerycznymi (fotoploter, wiertarka
numeryczna),

podgląd zaprojektowanej płytki w widoku przestrzennym (3D),

współpraca wielu projektantów przez sieć.

Pakiet zawiera o wiele więcej użytecznych właściwości, które nie zostaną tu wymienione.
Najważniejsze, potrzebne do samego zaprojektowania obwodu drukowanego, będą
przedstawione w dalszej części.
Praktyczne uwagi można tutaj mieć do wymienionych wyżej zaleceń sprzętowych, które
są zaleceniami producenta pakietu. Generalnie dla większej użyteczności
oprogramowania potężniejszy komputer PC nie stanowi przeszkody, zwłaszcza jeśli
weźmie się pod uwagę parametry monitora.

4

2. Projektowanie obwodu drukowanego w pakiecie Protel 99

Zaprojektowanie płytki sprowadza się zasadniczo do trzech punktów:

a)

narysowanie schematu;

b)

stworzenie listy elementów i ich połączeń (Netlista);

c)

utworzenie obwodu drukowanego (automatycznie lub manualnie)

Zadaniem jest stworzenie układu zawierającego 30 elementów, w tym 2 układy scalone
14-nóżkowe, bez wiszących wyprowadzeń. Jako przykład posłuży do tego celu układ
Termometru Elektronicznego przetwornikiem A/C – ICL7106 i wyświetlaczem
ciekłokrystalicznym. Symbole tych elementów nie występują w bibliotekach standardowo
dołączonych do pakietu, więc pokazany zostanie również sposób ich kompozycji i
umieszczenia w oddzielnej bibliotece.

3.

Ś

rodowisko programu Design Explorer 99SE

Po uruchomieniu programu pojawia się specyficzna powłoka, która integruje

wszystkie programy narzędziowe, umożliwia zarządzanie dokumentacją projektu
(projektów) i organizuje współpracę projektantów.

Rys. 1 Główne okno programu.

5

Jak widać na przykładzie z rys.1 zarządzanie projektem nie sprawia kłopotu, można łatwo
„przełączać się” między narzędziami. Istotną rolę pełni tutaj, znajdująca się po lewej
stronie okna, przeglądarka o dość szerokim zastosowaniu.
Mniejsze z okienek przedstawiają kolejne dokumenty projektu: schemat układu, plan
całego urządzenia (w skład którego wchodzi pokazany fragment schematu) oraz projekt
płytki drukowanej.
Przed rozpoczęciem pracy warto ustawić jeszcze parametry kopii zapasowych i
autozapisu. Ustawień tych można dokonać w menu ukrytym pod symbolem strzałki, po
lewej stronie menu „File”, w „Preferences...”.

Każdy nowy projekt, rysunek, biblioteka, wymaga utworzenia bazy danych, która
zawierać będzie wszelkie informacje dotyczące dokumentu(ów). Bazę tworzymy
wybierając z menu „File” polecenie „New Design” lub „New” w przypadku gdy
otwieramy zupełnie nowy projekt. Wpisujemy nazwę projektu, podajemy miejsce jego
zapisania i ewentualnie zabezpieczające go hasło.

4. Schematic Editor – czyli rysowanie schematu

Następnie z menu „File”



„New..”

przygotujemy plik do edycji przez edytor

schematów. Na rys. 2 pokazano, jaki typ dokumentu jest tu istotny. Nadajemy mu własną
nazwę i otwieramy do edycji.

Rys. 2 Typy dokumentów Protel'a

Powierzchnie roboczą (Sheet) stanowi jasnożółta „kartka” domyślnie formatu B, jej wygląd
można zmieniać klikając prawym (ustawienia myszy – jak dla praworęcznych) klawiszem
w jej obszarze a następnie z menu kontekstowego wybieramy „Document Options...”. Ten
sam efekt można uzyskać wybierając z menu górnego paska „Design” polecenie „Options”.
W menu „Tools”



„Preferences..”

lub w menu kontekstowym warto przestawić opcję

„AutoPan” na Auto Pan ReCenter , co przy pracy w powiększeniu spowoduje wyświetlenie
nowego fragmentu schematu przy dotknięciu kursorem krawędzi okna. Zmiana ta
odbywać się będzie w sposób skokowy, a nie płynny, jak przy domyślnym ustawieniu, co
w wypadku szybszych komputerów będzie wygodniejsze.

6

Do powiększeń i pomniejszeń służą klawisze „PageUp” i „PageDown”. Do odświeżania
rysunku klawisz „End”. Klawisz „Home” powoduje re-centrowanie widoku. Funkcje te są
dostępne w menu „View”.

a) symbole elementów

Do narysowania schematu ideowego potrzebne są symbole elementów, które

można pobrać z odpowiednich bibliotek. Jeśli aktywny będzie Schematic Editor, to w
oknie eksploratora projektu pojawi się zakładka „Browse Sch” , dzięki której można
przeglądać biblioteki elementów.
Standardową biblioteką zawierającą powszechnie używane symbole jest plik o nazwie
„Miscellaneous Devices.lib”

. Aby korzystać z innych bibliotek, należy je przedtem dodać do

listy. Możemy to zrobić przyciskiem „Add/Remove”. Możliwe jest także przeszukiwanie
bibliotek w celu odnalezienia konkretnego elementu.

Przy pomocy menu „Place”



„Part”

lub przycisku w przeglądarce umieszczamy element

na powierzchni roboczej. Szybszym sposobem jest dwukrotne naciśnięcie klawisza „P” na
klawiaturze (Place Part). Wówczas, podobnie jak w przypadku menu, pojawi się okno
dialogowe, gdzie koniecznie podać należy nazwę elementu, pod jaką występuje on w
bibliotece (Library Reference). Pole Designator to oznaczenie porządkowe elementu, a Part
Type

to nazwa elementu, jak pojawi się na rysunku. Footprint jest przypisaniem modelu

obudowy, koniecznego przy projektowaniu obwodu drukowanego. Sposób, jak wypełnić
to pole, opisany zostanie dalej.

Rys. 3 Pobieranie elementu z biblioteki

Po zaakceptowaniu przyciskiem „OK.” możemy dowolnie umieścić element na „kartce”,
obracając go o 90º klawiszem „SPACJI” lub odbijając w pionie lub poziomie klawiszami
„X” i „Y” . Jeśli zamiast umiejscowienia elementu naciśniemy klawisz „TAB”, będzie
można dokonać zmian właściwości symbolu. Po umieszczeniu jest to możliwe poprzez
dwukrotne kliknięcie na nim. Zmiana położenia wtedy przypomina nieco metodę
drag&drop.

7

Rys. 4 Efekt działania okna z rysunku 3

Stosowanie skrótu klawiszowego wymaga niestety zapamiętania podstawowych typów
elementów. Przykłady z biblioteki „Miscellaneous Devices.lib”

podaje poniższy rysunek.

Rys. 5 Symbole standardowe

Symbole elementów można wyedytować według własnych potrzeb i upodobań, a także
stworzyć zupełnie nowe przy pomocy narzędzia Library Schematic Editor, które zostanie
opisane nieco dalej.

b) poł

ą

czenia

Rozmieszczone wstępnie elementy, aby tworzyły schemat ideowy, powinny zostać

ze sobą odpowiednio połączone. Umożliwia to polecenie „Wire” z menu „Place”, lub skrót
klawiszowy „P”, „W”. Połączenie prowadzimy przy pomocy kursora myszki, klawiszem
„SPACJI” możemy zmieniać tryb prowadzenia połączenia (połączenie swobodne,
połączenie z wymuszonymi kątami prostymi, z wymuszonymi kątami ściętymi, oraz
autopołączenie – zaznaczamy koniec i początek a droga zostaje dobrana automatycznie).
Przed ostatecznym połączeniem możliwa jest zmiana, pod klawiszem „TAB”, koloru i
grubości linii.
Do rysowania połączeń magistralowych stosujemy polecenie „Place”



„Bus”

(„P” i „B”).

Prowadzi się je podobnie jak połączenia pojedyncze. Wyprowadzanie i doprowadzanie
sygnałów do magistrali odbywa się poprzez „Bus Entry” z menu „Place” („P”, „U”).

8

Niejednokrotnie sygnały w magistralach wymagają rozróżnienia. W Protelu do tego celu
służy „Net Label” z ww. menu („P”, „N”). Kształt i kolor czcionki mogą być dowolnie
ustawione.
Schematic Editor posiada domyślnie włączoną opcję „Auto Junction” tzn. automatycznego
połączenia w miejscach, gdzie zgodnie z logiką powinno ono wystąpić. Ręczne wykonanie
połączenia w innym miejscu jest możliwe przy pomocy „Place”



„Junction”

(„P”, „J”).

Rys. 6 Przykłady połączeń

c) sygnały, punkty zasilaj

ą

ce, porty In/Out

Jeśli na schemacie występują układy scalone lub inne elementy podłączone do

zasilania, uziemienia, to aby nie zaciemniać rysunku i nie prowadzić zbędnych połączeń,
można do połączeń wykorzystać punkty symbolizujące jednakowe potencjały („Place”



„Power Port”

– „P”, „O”).

Rys. 7 Symbole jednakowych potencjałów

Istnieją także porty sygnałowe, które charakteryzują się kierunkiem przepływu sygnału i
umożliwiają połączenia pomiędzy podukładami w danym projekcie. Stosować je można
poprzez polecenie „Port” lub „P” i „R”. Portom tym można nadawać nazwy zgodnie z
potrzebami.

9

Rys. 8 Rodzaje portów sygnałowych

d) adnotacje i inne funkcje edycyjne

Poza wymienionymi wcześniej podstawowymi poleceniami Schematic Editor’a do

rysowania schematów, można jeszcze skorzystać z dodatkowych narzędzi rysunkowych
(linie, prostokąty, koła i okręgi, łuki) znajdujących się również w menu „Place” lub na
pasku narzędzi. Można także wklejać obrazki w formie bitmapy *.BMP czy obrazu
skompresowanego np. *.JPG.
Na schemacie można umieszczać notatki i inne teksty o dowolnej treści (polecenia
„Annotation”

i „Text Frame”)

Podane informacje wystarczą do narysowania schematu w pakiecie Design Explorer 99SE.
Schematic Editor posiada jeszcze wiele możliwości, niektóre wykorzystamy później, przy
projektowaniu obwodu drukowanego.
Schemat zadanego wcześniej układu Termometru elektronicznego będzie przedstawiony
na rys.9. Ponieważ do jego sporządzenia konieczne są symbole elementów nie
występujące w standardowych bibliotekach, opisane zostanie teraz narzędzie do edycji
bibliotek Schematic’a.

10

11

5. Library Schematic Editor

Tworzenie pliku biblioteki jest analogiczne do opisanego wcześniej sposobu w

edytorze schematów, z tą różnicą, że w oknie z rysunku 2 wybieramy „Schematic Library
Document”. Przestrzeń robocza edytora bibliotek jest podobna do przestrzeni roboczej
edytora schematów i jest symbolicznie podzielona na cztery fragmenty, z punktem
początkowym w centrum. Właściwości ekranu roboczego ustawia się podobnie jak w
Schematic’u.

a) nowy komponent

Z menu „Tools” wybieramy polecenie „New Componet” i przyporządkowujemy

nazwę typu Library Reference dla nowego komponentu.
Na powierzchni roboczej, przy pomocy wspomnianych pasków z narzędziami
rysunkowymi, rysujemy symbol elementu. Program pamięta kolejność rysowanych figur i
w przypadku nakładania się ich panuje zasada, że element później narysowany jest „na
wierzchu” względem narysowanego wcześniej.

Rys. 9 Kolejno rysowane figury

Kolejnym etapem jest narysowanie wyprowadzeń dla żądanego elementu – pinów.
Wykorzystujemy, podobnie jak w edytorze schematów, znane menu lub przycisk z paska
narzędzi „Pin”. Zanim ostatecznie umieścimy pin na właściwym miejscu, powinniśmy
określić jego właściwości (np. naciskając „TAB” w celu wywołania okna dialogowego).
Istotne są: jego nazwa i numer oraz tzw. „Electrical Type”. Dla układów cyfrowych można
wybrać pin jako końcówka zegarowa („Clk Symbol”) lub zanegowana („Dot Symbol”).
Możemy także wybrać jego długość i zaznaczyć jak ma być wyświetlany. Dokładniej
ilustruje tę sytuację rys. 11.

12

Rys. 10 Właściwości pinu

b) komponent wielocz

ęś

ciowy

Cecha ta jest powszechnie wykorzystywana w przypadku układów scalonych.

Wieloczęściowość jest wtedy, gdy w danym elemencie znajdują się przynajmniej dwa
podelementy np. znany układ scalony SN7400 zawiera w swojej budowie cztery bramki
NAND, które są jego podelementami. Do tworzenia nowych podczęści korzystamy z
polecenia „Tools”



„New Part”

i rysujemy symbol nowej części. Piny całego komponentu

są numerowane w tym przypadku po kolei i tę kolejność należy zachowywać przy
projektowaniu nowych części, z zachowaniem przyporządkowania właściwych numerów
do rzeczywistych wyprowadzeń.
Oddzielnego komentarza wymagają wyprowadzenia zasilania całego komponentu, o ile
takie występują. Nadal obowiązuje kolejność numeracji, natomiast we właściwościach
pinu odznaczamy fiszkę „Ukryty” (Hidden), przypisujemy właściwą nazwę potencjału
oraz w „Electrical Type” wybieramy opcję „Power”. Spowoduje to zachowanie spójności
układu pod względem elektrycznym.

c) opis elementu - Description

W dialogu opisowym należy podać „Default Designator” czyli oznaczenie

domyślne, jakie będzie nadawane elementowi przy pobieraniu z biblioteki. Można
również przypisać do elementu obudowę, co pozwoli na uniknięcie jej
przyporządkowywania podczas rysowania schematu.
Pozostałe pola i zakładki nie są konieczne w tym miejscu przy projektowaniu płytki.

13

6. Printed Circuit Board Library Editor

Właściwe projektowanie płytki poprzedzi w tym miejscu opis edytora bibliotek

obudów, które następnie przypisane zostaną do elementów na schemacie.

a) obudowy elementów

Obudowy elementów można zaprojektować samodzielnie lub skorzystać z

gotowych. Do standardowych elementów (rezystory, kondensatory, układy scalone,
tranzystory) można wykorzystać obudowy dostarczone przez Protel’a. W prezentowanym
przykładzie występuje wyświetlacz LCD o nietypowych wymiarach, dlatego podany
będzie sposób utworzenia obudowy dla niego.
Zakładanie biblioteki (PCB Library Document) jest identyczne jak wcześniej opisane
tworzenie jakiegokolwiek dokumentu w Protelu.
Dla stworzenia nowej obudowy z menu „Tools” wybieramy „New Component”. W ten
sposób uruchomiony został kreator komponentów. Po oknie powitalnym przechodzimy
do wyboru szablonu elementu i jednostek miary opisujących daną obudowę. Dla naszego
przypadku wybierzemy „Dual in-line Package (DIP)”, czyli szablon standardowego
układu scalonego.

Rys. 11 lista szablonów obudów

Pole jednostek pozostawimy bez zmian. choć można wybrać obowiązujący w Polsce
system metryczny. Jest to podyktowane tym, że system calowy jest obowiązującym
standardem w elektronice i wszystkie elementy mają dość łatwy do przeliczania raster w
tym systemie. Podstawową jednostką w projektowaniu płytek jest 0.001 cala zwane
osobną nazwą mil (dla przypomnienia – 1 in = 25.4 mm). Przykładowo odległość między
nóżkami układu scalonego wynosi 100 mil lub w przeliczeniu 2.54 mm. Jeśli ktoś nie jest

14

przekonany do systemu calowego, to niech sobie szybko policzy jaka jest odległość w mm
między pierwszą a siódmą nóżką układu scalonego, i porówna z wynikiem w calach.
Wracając do kreatora obudowy, przechodzimy dalej i określamy parametry punktu
lutowniczego takie jak wymiary i średnica otworu pod nóżkę. Proponowane wymiary (50
mil) są dość małe i mogą sprawić kłopot przy fizycznym wykonywaniu płytki. Dlatego, o
ile to możliwe, zwiększamy je do 70...80 mil. Następnie wybieramy odległość między
nóżkami w rzędzie (można zostawić 100 mil) oraz między rzędami. W przypadku
projektowanego wyświetlacza jest to 1400 mil. kolejnym krokiem jest ustawienie grubości
linii obrysu elementu (standardowo 10 mil), a potem wybranie ilości nóżek w układzie (w
tym projekcie LCD jest 40-nóżkowy). Ostateczny krokiem jest ustalenie nazwy
bibliotecznej komponentu (dla układów w obudowach DIP jest to zazwyczaj DIPxx, gdzie
xx – to ilość nóżek w układzie, dla naszej obudowy będzie to 2XDIP40, co ma oznaczać
podwójną szerokość obudowy niż w układzie DIP40).
Komponenty można także narysować ręcznie, korzystając z narzędzi do rysowania , ale tu
nie jest to konieczne.
Dla niniejszego projektu zastosujemy jeszcze standardowe obudowy o nazwach AXIAL0.5
dla rezystorów, RAD0.2 dla kondensatorów, DIODE0.4 dla diod, obudów DIPxx dla
układów scalonych, VR1 dla potencjometrów. Przykłady pokazuję rysunek.

Rys. 12 Standardowe obudowy elementów

15

b) przypisywanie obudowy do symbolu

Krok ten można tutaj pominąć jeśli ktoś przy rysowaniu schematu ideowego

przypisał jednocześnie obudowy do elementów. W przeciwnym wypadku wrócimy na
chwilę do narysowanego schematu i przypiszemy wyżej przedstawione obudowy do
właściwych elementów. Można to zrobić oddzielnie dla każdego elementu lub
wykorzystać opcję „Global”.

Globalne przypisanie obudów elementów przedstawione zostanie przykładowo dla

rezystorów. W tym celu, na schemacie ideowym, przechodzimy do okna właściwości
dowolnego rezystora (dwukrotne kliknięcie na nim). Znajdując się na zakładce
„Attributes”, naciskamy przycisk „Global” i w części „Attributes To Match by” edytujemy
pole „Lib Ref”, wpisując w nie nazwę biblioteczną elementu (w tym przypadku – RES). W
sąsiedniej części „Copy Attributes” edytujemy pole „Footprint”, wpisując nazwę
biblioteczną obudowy (tutaj – AXIAL0.5), następnie zatwierdzamy zmiany przyciskiem
„OK” i potwierdzamy w razie potrzeby. W ten sposób wszystkie symbole rezystorów
uzyskają obudowy AXIAL0.5 .

Rys. 13 Wykorzystywanie opcji globalnych zmian w edycji elementów

Podobnie postąpić należy w stosunku do kondensatorów, układów scalonych i diod.
Globalne zmiany mogą również dotyczyć innych właściwości, nie tylko w jednym
schemacie projektu ale również w całym projekcie (opcja „Change Scope”).

16

c) wykaz elementów, ERC, netlista

Wracając jeszcze do edytora schematów, można w niw wykonać dodatkowe

zadania.

„Bill of Material”

to wykaz elementów użytych w schemacie projektu, który można

znaleźć w menu „Reports” w Schematic’u. Ma on znaczenie czysto informacyjne i jest
użyteczny w większych projektach.
Po uruchomieniu kreatora „Bill of Material” wystarczy zaznaczyć pola informacji, jakie
mają wystąpić w raporcie oraz format dokumentu wyjściowego.

„Electrical Rule Check” (ERC) pozwoli z kolei sprawdzić poprawność narysowanego
schematu. ERC wykaże błędy jeśli np. będą powtarzać się elementy o tych samych
oznaczeniach (np. dwa kondensatory posiadają identyczny „Designator”). Narzędzie
dostępne jest w menu „Tools”



„ERC..”

.

Netlista to dokument zawierający w sobie listę wszystkich elementów a przede wszystkim
listę połączeń pomiędzy elementami. Netlista może mieć również format przystosowany
do symulacji w SPICE czy innych format wykorzystywany przez inne programy do
projektowania PCB.
Netlistę generujemy wybierając z menu „Design”



„Create Netlist..”

. Można przy tym

zaznaczyć dodatkowe opcje, ale nie są one tu konieczne. Przygotowana netlista posłuży
potem do automatyzacji projektowania płytki drukowanej.

7. Printed Circuit Board Editor

Przy pomocy tego edytora zaprojektujemy właściwy obwód drukowany. Przedtem

warto mieć wyobrażenie o rozmiarach i kształcie docelowej konstrukcji. Wskazane jest
zatem posiadanie obudowy (lub dokładna znajomość jej wymiarów) i ewentualnie
elementów, gdyby przypadkiem nie były standardowe.

a) szablon obwodu drukowanego

Nowy dokument PCB Editor’a można stworzyć na dwa sposoby. Pierwsza metoda

jest tradycyjna i była już tu wielokrotnie opisywana. Spowoduje ona otwarcie „czystego”
dokumentu dla edytora obwodów drukowanych. Drugi sposób polega na wykorzystaniu
kreatora, którym wstępnie określimy wymiary i właściwości płytki.

Ze znanego okna przedstawionego na rys.2 wybieramy zakładkę „Wizards” i

korzystamy z narzędzia „Printed Circuit Board Wizard”. Pierwszy wybór, jakiego należy
dokonać to profil płytki drukowanej. Jeśli nasz projekt jest np. kartą do komputera, warto
wykorzystać standardowy szablon konkretnego typu. W naszym projekcie termometru
elektronicznego wybierzemy „Custom Made Board”. Następnie wprowadzamy kształt
preferowanej płytki oraz jej wymiary (dlatego warto mieć obudowę). Pozostałe opcje
zostawiamy bez zmian, możemy jedynie odznaczyć fiszki powodujące wyświetlanie na
rysunku tabelki, skali i innych elementów opisu („Title Block and Scale”, „Legend String”,
„Dimension Lines”). Opcje „Corner Cutoff” i ,,Inner Cutoff” (wycięcia) również zostaną
wyłączone. Sposób wypełnienia tego okna dla naszego projektu pokazany jest poniżej.

17

Rys. 14 Ustalanie wymiarów płytki

Kolejnym krokiem jest podjęcie decyzji co do ilości warstw płytki (znaczenie
poszczególnych warstw zostanie za chwilę wyjaśnione), ale dla naszego przypadku
domyślne ustawienia w zupełności wystarczą. Następnie należy wybrać opcję „Thruhole
Vias Only”, w kolejnym kroku „Through-hole components” czyli montaż tradycyjnie
przewlekanych elementów. Kolejne kroki pozwalają określić zasady prowadzenia ścieżek
i przelotek („Via”). Możemy zmienić minimalną szerokość ścieżki do 10 mil i rozmiar
przelotek do 70 mil, bez zmiany otworów w przelotkach. Domyślnie ustawiona
dopuszczalna odległość („Minimum Clearance”) między ścieżkami jest również zbyt mała
dla naszych celów i można ją zwiększyć do 10 mil. Dalsze wciskanie przycisku „Next”
doprowadzi do końca pracy kreatora i efektem będzie rysunek zewnętrznego obrysu
płytki.

Projektowanie ścieżek w Protelu odbywa się z wykorzystaniem przezroczystych

warstw („Layers”), które posiadają odrębne właściwości. Do celów użytkowych można
wykorzystać maksymalnie 32 warstwy, na których można prowadzić połączenia.
Zarządzać warstwami można poprzez „Layer Stack Manager” z menu „Design”. W
przykładzie używać będziemy przeważnie warstw „Top Layer” czyli górnej warstwy od
strony montażu elementów, oraz „Bottom Layer”, warstwy dolnej, od strony lutowania.

Punkty lutownicze znajdują się na uniwersalnej warstwie „MultiLayer”, a warstwa

„Top(Bottom)Overlay” to warstwy, na których znajdują się opisy elementów i inne
komentarze. Wygenerowany szablon płytki zawiera jeszcze dwie charakterystyczne
warstwy. Jedną z nich jest „KeepOutLayer”, która ogranicza pole układania elementów i
rysowania ścieżek i jest wymagana przez narzędzia „Autoplacer” i „Autorouter”. Druga
„Mechanical” jest jedną z warstw pomocniczych. Pozostałe warstwy również można
wykorzystać w bardziej zaawansowanych projektach.

18

b) układanie elementów na płytce

Do wygenerowanego obramowania płytki dodamy teraz obudowy elementów.

Możliwe jest to dzięki utworzonej uprzednio netliście, którą po prostu należy wczytać,
korzystając z menu „Design”



„Load Nets...”

. Efektem jest „wyrzucenie” wszystkich

obudów elementów i wstępne posegregowanie ich w pobliżu zarysu płytki. To samo
działania powoduje narzędzie „Update PCB” w menu „Design” Schematic Editor’a, z tym
że potrafi również wygenerować sobie potrzebną netlistę.
Kolejnym krokiem w projektowaniu będzie ułożenie elementów na płytce. Wykorzystamy
do tego celu automat, który znajdziemy w menu „Tools”



„Auto Placement”

.

Rys. 15 Załadowana netlista nie powinna zawierać błędów

Autoplacer ma wbudowane dość zaawansowane algorytmy optymalizacji ułożenia
elementów. Do wyboru mamy „Cluster Placer” zalecany dla mniejszego upakowania
elementów, oraz „Statistical Placer” przy projektach o większej gęstości. Wybierzemy
drugą możliwość i ustawimy siatkę rozmieszczenia (Grid) na 10 mil. Efekt przedstawia
rys. 17. Ustawienie elementów niekoniecznie musi okazać się optymalne dla naszych
potrzeb. Można kilkakrotnie spróbować rozmieścić je automatycznie, lub dokonać tego
manualnie, co w przypadku termometru będzie zalecane, ponieważ wyświetlacz
powinien znajdować się w określonym miejscu obudowy, a układ przetwornika najlepiej
umieścić pod wyświetlaczem. Reszta elementów również wymaga korekty.

19

Rys. 16 Efekt pracy autoplacer'a

Rysunek niepotrzebnie zaciemniają komentarze elementów. Ukryć je można

poprzez dwukrotne kliknięcie myszką na elemencie i w zakładce „Comment” i
zaznaczenie fiszki „Hide”. śeby zrobić to dla wszystkich elementów używamy funkcji
„Global”.

Przesuwanie elementów jest banalne i możliwe zarówno przy pomocy znanej

metody drag&drop, a także przy pomocy specjalnej funkcji „Move”



„Component”

z

menu „Edit” („M”, „C”). Zasadniczo elementy należy tak poukładać, aby widoczna
„pajęczyna” szarych nitek symbolizujących połączenia miała najprostszą strukturę.

c) prowadzenie

ś

cie

ż

ek

Przed automatycznym prowadzeniem ścieżek należy ustalić reguły, z jakimi

zostanie ono wykonane. Ustawień dokonać można w menu „Design”



„Rules”

. Zasad

tych jest bardzo dużo i od ich ustawień mocno zależy sposób prowadzenia ścieżek.
Początkowo, przy generowaniu obrysu płytki ustaliliśmy dwie warstwy, na których będą
prowadzone ścieżki. Stopień komplikacji prowadzenia ścieżek w danym projekcie jest na
tyle wielki, że w procesie autoroutingu zaprojektowana zostanie płytka dwustronna.
Zmiana w zakładce „Routing” właściwości „Routing Layers” (przycisk „Properties”) i
wyłączenie „TopLayer” uniemożliwiało poprawne zaprojektowanie płytki. Wielokrotne
próby nie dały oczekiwanego rezultatu.
Poniżej zmienimy jeszcze regułę „Width Constraint”, czyli określimy minimalną i
maksymalną, oraz preferowaną szerokość ścieżki. Ustalamy, że minimum to 10 mil,
maksymalnie 30, a optymalnie 20 mil. Pole „Filter kind” pozwala wybrać zakres
stosowania reguły („Whole Board” oznacza całą płytkę, na wszystkich warstwach) .
Można tu wybrać poszczególne warstwy a nawet połączenia. Do „Width Constraint”
można dodać kolejną zasadę o zupełnie innych właściwościach.

20

Zmienić jeszcze można dopuszczalną odległość między ścieżkami oraz między punktem
lutowniczym (Pad) a ścieżką. Jest to opcja „Clearance Constraint”. Ze względu na
upakowanie naszej płytki, zmienimy ją na 5 mil, chociaż wcześniej ustaliliśmy 10 mil.
Uruchamiamy program z menu „Auto Route”



„All...”

. Wszelkie propozycje ze strony

tego programu można zatwierdzić. Rys. 18 i 19 przedstawiają wynik pracy autorouter’a.

Rys. 17 Warstwa "Top" (widok od strony
elementów)

Rys. 18 Warstwa "Bottom" (widok od strony
elementów)

Powyższe rysunki należy traktować wyłącznie jako przykładowe, ponieważ możliwe jest
zaprojektowanie prostszego układu połączeń.

d) manualne nanoszenie

ś

cie

ż

ek

Zamiast automatycznego generowania ścieżek można je poprowadzić ręcznie.

Można także nanieść ręcznie poprawki do projektu wykonanego automatycznie. Program
DRC będzie pilnował prawidłowości połączeń i przestrzegania zasad (Rules), a w
przypadku błędu zaznaczy go.

Manualne prowadzenie ścieżek można wykonać wywołując polecenie „Place Track”

(„P”, „T”). Tryb prowadzenia ścieżki znajduje się pod klawiszem „SPACJI” a właściwości
(m. in. szerokość ścieżki) pod klawiszem „TAB’. Jeśli stosujemy zwory lub projektujemy
płytkę wielowarstwową, przełączać się między warstwami można przy pomocy klawiszy
„+” i „–”. W miejscu przejścia pojawi się automatycznie przelotka.

Wolne punkty lutownicze umieszczamy poleceniem „Place Pad”, przy czym we

właściwościach można określić rozmiar punktu i jego kształt.

Napisy na płytce umieszczamy poleceniem „Place String”. Określamy warstwę, na

której je chcemy umieścić, a także wielkość i ewentualnie „Mirror” czyli odbicie lustrzane.

Jeszcze często używanym poleceniem może być „Place Fill” stosowane do

wypełniania powierzchni danej warstwy.

21

Innymi poleceniami edycyjnymi są polecenia przesunięć. Polecenie „Move Drag”(„M” i
„D”) przeciąga koniec wybranej ścieżki w dowolne miejsce, natomiast polecenie „Move
Drag Track End”

(„M”, „E”) w przypadku wybrania elementu powoduje ciągnięcie ścieżek

za elementem. „Move Break Track” („M”, „B”) pozwala łamać ścieżkę w dowolnym miejscu
i przemieszczać miejsce załamania.

Do kasowania komponentu, ścieżki lub czegokolwiek innego służy polecenie

„Delete”

z menu „Edit”. Opcje lupy i odświeżania są tożsame z opcjami edytora

schematów (te same klawisze na klawiaturze). Finalną wersję obwodu drukowanego dla
układu termometru stosowanego w przykładzie przedstawiono poniżej. Dodane zostały
punktu mocowania płytki w obudowie.

Rys. 19 Płytka zaprojektowana manualnie (widok od strony elementów)

8. Zako

ń

czenie

Przedstawione na końcu metody projektu automatycznego PCB oraz ręcznego

mogą prowadzić do mylnego wniosku, że projektowanie automatyczne nie jest efektywne.
W przedstawiony przykładzie ręczne projektowanie uzasadnione było możliwością
późniejszego wykonania prezentowanej płytki w warunkach amatorskich (przy pomocy
metod fotograficznych). metoda automatyczna może się okazać wydajniejsza w
przypadku bardziej złożonych projektów, o drobniejszej strukturze ścieżek i mniejszym
rastrze.

Program Design Explorer 99SE posiada znacznie więcej możliwości niż

zaprezentowane. Wystarczy zwrócić uwagę na nie omawiane narzędzia symulacji w
programie SPICE i narzędzia do PLD. Dodatkowych informacji można zawsze zasięgnąć
we wbudowanej pomocy programu (klawisz F1). Na końcu opracowania znajdują się
wydruki płytek w skali 1:1 dla poszczególnych warstw projektu wygenerowanego
automatycznie oraz ręcznie. Dla każdego projektu zamieszczone zostały rysunki montażu
elementów.