PROJEKTOWANIE OBWODÓW DRUKOWANYCH
W PAKIECIE
PROTEL 99SE
Spis Treści
1. WPROWADZENIE 3
2. PROJEKTOWANIE OBWODU DRUKOWANEGO W PAKIECIE PROTEL 99 4
3. ÅšRODOWISKO PROGRAMU DESIGN EXPLORER 99SE 4
4. SCHEMATIC EDITOR  CZYLI RYSOWANIE SCHEMATU 5
A) SYMBOLE ELEMENTÓW 6
B) POA

CZENIA 7
C) SYGNAA
Y, PUNKTY ZASILAJ
CE, PORTY IN/OUT 8
D) ADNOTACJE I INNE FUNKCJE EDYCYJNE 9
5. LIBRARY SCHEMATIC EDITOR 11
A) NOWY KOMPONENT 11
B) KOMPONENT WIELOCZ
ÅšCIOWY 12
C) OPIS ELEMENTU - DESCRIPTION 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) UKA
ADANIE ELEMENTÓW NA PA
YTCE 18
C) PROWADZENIE ŚCIEśEK 19
D) MANUALNE NANOSZENIE ŚCIEśEK 20
8. ZAKOC
CZENIE 21
2
1. Wprowadzenie
Design Explorer 99SE firmy Protel to pakiet programów głównie do projektowania
obwodów drukowanych układów i urządzeń elektronicznych. Mo\
na go równie\

wykorzystać do wykonywania dokumentacji technicznej projektu. Istnieje mo\
liwość
symulacji układu w programie SPICE (ver. 5) oraz zaprogramowania układu PLD.
Niektóre z pozostałych cech pakietu zostały przedstawione poni\
ej:
program pracuje na komputerach klasy PC, w systemach Windows
9x/NT/2000/XP, z procesorem klasy Pentium, minimum 32 MB RAM i kartÄ…
graficznÄ… 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 mo\
na wykorzystać ok. 60 szablonów kart i płytek
stosowanych w komputerach klasy PC.
mo\
liwość automatycznego projektowania obwodu na podstawie narysowanego
schematu ideowego układu. Mo\
na równie\
płytkę projektować manualnie z opcją
sprawdzania zgodności projektowanego obwodu ze schematem.
generowanie ró\
nego rodzaju raportów (lista połączeń, wykaz elementów itp.) a
tak\
e plików sterujących obrabiarkami numerycznymi (fotoploter, wiertarka
numeryczna),
podgląd zaprojektowanej płytki w widoku przestrzennym (3D),
współpraca wielu projektantów przez sieć.
Pakiet zawiera o wiele więcej u\
ytecznych właściwości, które nie zostaną tu wymienione.
Najwa\
niejsze, potrzebne do samego zaprojektowania obwodu drukowanego, będą
przedstawione w dalszej części.
Praktyczne uwagi mo\
na tutaj mieć do wymienionych wy\
ej zaleceń sprzętowych, które
są zaleceniami producenta pakietu. Generalnie dla większej u\
yteczności
oprogramowania potÄ™\
niejszy komputer PC nie stanowi przeszkody, zwłaszcza jeśli
wez
mie siÄ™ pod uwagÄ™ parametry monitora.
3
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-nó\
kowe, bez wiszących wyprowadzeń. Jako przykład posłu\
y 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 równie\
sposób ich kompozycji i
umieszczenia w oddzielnej bibliotece.
3. Åšrodowisko programu Design Explorer 99SE
Po uruchomieniu programu pojawia się specyficzna powłoka, która integruje
wszystkie programy narzędziowe, umo\
liwia zarzÄ…dzanie dokumentacjÄ… projektu
(projektów) i organizuje współpracę projektantów.
Rys. 1 Główne okno programu.
4
Jak widać na przykładzie z rys.1 zarządzanie projektem nie sprawia kłopotu, mo\
na Å‚atwo
 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 mo\
na dokonać w menu ukrytym pod symbolem strzałki, po
lewej stronie menu  File , w  Preferences... .
Ka\
dy nowy projekt, rysunek, biblioteka, wymaga utworzenia bazy danych, która
zawierać będzie wszelkie informacje dotyczące dokumentu(ów). Bazę tworzymy
wybierajÄ…c 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
nazwÄ™ i otwieramy do edycji.
Rys. 2 Typy dokumentów Protel'a
Powierzchnie roboczÄ… (Sheet) stanowi jasno\
ółta  kartka domyślnie formatu B, jej wygląd
mo\
na zmieniać klikając prawym (ustawienia myszy  jak dla praworęcznych) klawiszem
w jej obszarze a następnie z menu kontekstowego wybieramy  Document Options... . Ten
sam efekt mo\
na 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.
5
Do powiększeń i pomniejszeń słu\
ą klawisze  PageUp i  PageDown . Do odświe\
ania
rysunku klawisz  End . Klawisz  Home powoduje re-centrowanie widoku. Funkcje te sÄ…
dostępne w menu  View .
a) symbole elementów
Do narysowania schematu ideowego potrzebne są symbole elementów, które
mo\
na pobrać z odpowiednich bibliotek. Jeśli aktywny będzie Schematic Editor, to w
oknie eksploratora projektu pojawi się zakładka  Browse Sch , dzięki której mo\
na
przeglądać biblioteki elementów.
StandardowÄ… bibliotekÄ… zawierajÄ…cÄ… powszechnie u\
ywane symbole jest plik o nazwie
 Miscellaneous Devices.lib . Aby korzystać z innych bibliotek, nale\
y je przedtem dodać do
listy. Mo\
emy to zrobić przyciskiem  Add/Remove . Mo\
liwe jest tak\
e przeszukiwanie
bibliotek w celu odnalezienia konkretnego elementu.
Przy pomocy menu  Place  Part lub przycisku w przeglÄ…darce 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 nale\
y nazwę elementu, pod jaką występuje on w
bibliotece (Library Reference). Pole Designator to oznaczenie porzÄ…dkowe elementu, a Part
Type to nazwa elementu, jak pojawi siÄ™ 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. mo\
emy dowolnie umieścić element na  kartce ,
obracajÄ…c go o 90º klawiszem  SPACJI lub odbijajÄ…c w pionie lub poziomie klawiszami
 X i  Y . Jeśli zamiast umiejscowienia elementu naciśniemy klawisz  TAB , będzie
mo\
na dokonać zmian właściwości symbolu. Po umieszczeniu jest to mo\
liwe poprzez
dwukrotne kliknięcie na nim. Zmiana poło\
enia wtedy przypomina nieco metodÄ™
drag&drop.
6
Rys. 4 Efekt działania okna z rysunku 3
Stosowanie skrótu klawiszowego wymaga niestety zapamiętania podstawowych typów
elementów. Przykłady z biblioteki  Miscellaneous Devices.lib podaje poni\
szy rysunek.
Rys. 5 Symbole standardowe
Symbole elementów mo\
na wyedytować według własnych potrzeb i upodobań, a tak\
e
stworzyć zupełnie nowe przy pomocy narzędzia Library Schematic Editor, które zostanie
opisane nieco dalej.
b) połączenia
Rozmieszczone wstępnie elementy, aby tworzyły schemat ideowy, powinny zostać
ze sobą odpowiednio połączone. Umo\
liwia to polecenie  Wire z menu  Place , lub skrót
klawiszowy  P ,  W . Połączenie prowadzimy przy pomocy kursora myszki, klawiszem
 SPACJI mo\
emy 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 mo\
liwa 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 ).
7
Niejednokrotnie sygnały w magistralach wymagają rozró\
nienia. W Protelu do tego celu
słu\
y  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 mo\
liwe przy pomocy  Place  Junction ( P ,  J ).
Rys. 6 Przykłady połączeń
c) sygnały, punkty zasilające, 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,
mo\
na do połączeń wykorzystać punkty symbolizujące jednakowe potencjały ( Place
 Power Port   P ,  O ).
Rys. 7 Symbole jednakowych potencjałów
IstniejÄ… tak\
e porty sygnałowe, które charakteryzują się kierunkiem przepływu sygnału i
umo\
liwiają połączenia pomiędzy podukładami w danym projekcie. Stosować je mo\
na
poprzez polecenie  Port lub  P i  R . Portom tym mo\
na nadawać nazwy zgodnie z
potrzebami.
8
Rys. 8 Rodzaje portów sygnałowych
d) adnotacje i inne funkcje edycyjne
Poza wymienionymi wcześniej podstawowymi poleceniami Schematic Editor a do
rysowania schematów, mo\
na jeszcze skorzystać z dodatkowych narzędzi rysunkowych
(linie, prostokąty, koła i okręgi, łuki) znajdujących się równie\
w menu  Place lub na
pasku narzędzi. Mo\
na tak\
e wklejać obrazki w formie bitmapy *.BMP czy obrazu
skompresowanego np. *.JPG.
Na schemacie mo\
na umieszczać notatki i inne teksty o dowolnej treści (polecenia
 Annotation i  Text Frame )
Podane informacje wystarczÄ… do narysowania schematu w pakiecie Design Explorer 99SE.
Schematic Editor posiada jeszcze wiele mo\
liwości, niektóre wykorzystamy póz
niej, przy
projektowaniu obwodu drukowanego.
Schemat zadanego wcześniej układu Termometru elektronicznego będzie przedstawiony
na rys.9. Poniewa\
do jego sporządzenia konieczne są symbole elementów nie
występujące w standardowych bibliotekach, opisane zostanie teraz narzędzie do edycji
bibliotek Schematic a.
9
 10
5. Library Schematic Editor
Tworzenie pliku biblioteki jest analogiczne do opisanego wcześniej sposobu w
edytorze schematów, z tą ró\
nicÄ…, \
e 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 przyporzÄ…dkowujemy
nazwÄ™ 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, \
e element póz
niej narysowany jest  na
wierzchu względem narysowanego wcześniej.
Rys. 9 Kolejno rysowane figury
Kolejnym etapem jest narysowanie wyprowadzeń dla \
ądanego 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 mo\
na
wybrać pin jako końcówka zegarowa ( Clk Symbol ) lub zanegowana ( Dot Symbol ).
Mo\
emy tak\
e wybrać jego długość i zaznaczyć jak ma być wyświetlany. Dokładniej
ilustruje tÄ™ sytuacjÄ™ rys. 11.
11
Rys. 10 Właściwości pinu
b) komponent wieloczęściowy
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 nale\
y 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 nale\
y podać  Default Designator czyli oznaczenie
domyślne, jakie będzie nadawane elementowi przy pobieraniu z biblioteki. Mo\
na
równie\
przypisać do elementu obudowę, co pozwoli na uniknięcie jej
przyporzÄ…dkowywania podczas rysowania schematu.
Pozostałe pola i zakładki nie są konieczne w tym miejscu przy projektowaniu płytki.
12
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 mo\
na zaprojektować samodzielnie lub skorzystać z
gotowych. Do standardowych elementów (rezystory, kondensatory, układy scalone,
tranzystory) mo\
na 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 opisujÄ…cych danÄ… obudowÄ™. 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 mo\
na wybrać obowiązujący w Polsce
system metryczny. Jest to podyktowane tym, \
e system calowy jest obowiÄ…zujÄ…cym
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
nó\
kami układu scalonego wynosi 100 mil lub w przeliczeniu 2.54 mm. Jeśli ktoś nie jest
13
przekonany do systemu calowego, to niech sobie szybko policzy jaka jest odległość w mm
między pierwszą a siódmą nó\
ką 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 nó\
kÄ™. Proponowane wymiary (50
mil) są dość małe i mogą sprawić kłopot przy fizycznym wykonywaniu płytki. Dlatego, o
ile to mo\
liwe, zwiększamy je do 70...80 mil. Następnie wybieramy odległość między
nó\
kami w rzędzie (mo\
na 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 nó\
ek w układzie (w
tym projekcie LCD jest 40-nó\
kowy). Ostateczny krokiem jest ustalenie nazwy
bibliotecznej komponentu (dla układów w obudowach DIP jest to zazwyczaj DIPxx, gdzie
xx  to ilość nó\
ek w układzie, dla naszej obudowy będzie to 2XDIP40, co ma oznaczać
podwójną szerokość obudowy ni\
w układzie DIP40).
Komponenty mo\
na tak\
e 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
14
b) przypisywanie obudowy do symbolu
Krok ten mo\
na tutaj pominąć jeśli ktoś przy rysowaniu schematu ideowego
przypisał jednocześnie obudowy do elementów. W przeciwnym wypadku wrócimy na
chwilÄ™ do narysowanego schematu i przypiszemy wy\
ej przedstawione obudowy do
właściwych elementów. Mo\
na to zrobić oddzielnie dla ka\
dego 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 , wpisujÄ…c w nie nazwÄ™ bibliotecznÄ… 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
uzyskajÄ… obudowy AXIAL0.5 .
Rys. 13 Wykorzystywanie opcji globalnych zmian w edycji elementów
Podobnie postąpić nale\
y w stosunku do kondensatorów, układów scalonych i diod.
Globalne zmiany mogą równie\
dotyczyć innych właściwości, nie tylko w jednym
schemacie projektu ale równie\
w całym projekcie (opcja  Change Scope ).
15
c) wykaz elementów, ERC, netlista
Wracając jeszcze do edytora schematów, mo\
na w niw wykonać dodatkowe
zadania.
 Bill of Material to wykaz elementów u\
ytych w schemacie projektu, który mo\
na
znalez
ć w menu  Reports w Schematic u. Ma on znaczenie czysto informacyjne i jest
u\
yteczny 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 wyka\
e 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 mo\
e mieć równie\
format przystosowany
do symulacji w SPICE czy innych format wykorzystywany przez inne programy do
projektowania PCB.
NetlistÄ™ generujemy wybierajÄ…c z menu  Design  Create Netlist.. . Mo\
na przy tym
zaznaczyć dodatkowe opcje, ale nie są one tu konieczne. Przygotowana netlista posłu\
y
potem do automatyzacji projektowania płytki drukowanej.
7. Printed Circuit Board Editor
Przy pomocy tego edytora zaprojektujemy właściwy obwód drukowany. Przedtem
warto mieć wyobra\
enie 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 mo\
na stworzyć na dwa sposoby. Pierwsza metoda
jest tradycyjna i była ju\
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 nale\
y
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, mo\
emy 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) równie\
zostanÄ…
wyłączone. Sposób wypełnienia tego okna dla naszego projektu pokazany jest poni\
ej.
16
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 nale\
y wybrać opcję  Thruhole
Vias Only , w kolejnym kroku  Through-hole components czyli monta\
tradycyjnie
przewlekanych elementów. Kolejne kroki pozwalają określić zasady prowadzenia ście\
ek
i przelotek ( Via ). Mo\
emy zmienić minimalną szerokość ście\
ki do 10 mil i rozmiar
przelotek do 70 mil, bez zmiany otworów w przelotkach. Domyślnie ustawiona
dopuszczalna odległość ( Minimum Clearance ) między ście\
kami jest równie\
zbyt mała
dla naszych celów i mo\
na ją zwiększyć do 10 mil. Dalsze wciskanie przycisku  Next
doprowadzi do końca pracy kreatora i efektem będzie rysunek zewnętrznego obrysu
płytki.
Projektowanie ście\
ek w Protelu odbywa siÄ™ z wykorzystaniem przezroczystych
warstw ( Layers ), które posiadają odrębne właściwości. Do celów u\
ytkowych mo\
na
wykorzystać maksymalnie 32 warstwy, na których mo\
na prowadzić połączenia.
Zarządzać warstwami mo\
na poprzez  Layer Stack Manager z menu  Design . W
przykładzie u\
ywać będziemy przewa\
nie warstw  Top Layer czyli górnej warstwy od
strony monta\
u elementów, oraz  Bottom Layer , warstwy dolnej, od strony lutowania.
Punkty lutownicze znajdujÄ… siÄ™ 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 ście\
ek i jest wymagana przez narzędzia  Autoplacer i  Autorouter . Druga
 Mechanical jest jedną z warstw pomocniczych. Pozostałe warstwy równie\
mo\
na
wykorzystać w bardziej zaawansowanych projektach.
17
b) układanie elementów na płytce
Do wygenerowanego obramowania płytki dodamy teraz obudowy elementów.
Mo\
liwe jest to dzięki utworzonej uprzednio netliście, którą po prostu nale\
y wczytać,
korzystajÄ…c z menu  Design  Load Nets... . Efektem jest  wyrzucenie wszystkich
obudów elementów i wstępne posegregowanie ich w pobli\
u zarysu płytki. To samo
działania powoduje narzędzie  Update PCB w menu  Design Schematic Editor a, z tym
\
e potrafi równie\
wygenerować sobie potrzebną netlistę.
Kolejnym krokiem w projektowaniu będzie uło\
enie 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 uło\
enia
elementów. Do wyboru mamy  Cluster Placer zalecany dla mniejszego upakowania
elementów, oraz  Statistical Placer przy projektach o większej gęstości. Wybierzemy
drugÄ… mo\
liwość i ustawimy siatkę rozmieszczenia (Grid) na 10 mil. Efekt przedstawia
rys. 17. Ustawienie elementów niekoniecznie musi okazać się optymalne dla naszych
potrzeb. Mo\
na kilkakrotnie spróbować rozmieścić je automatycznie, lub dokonać tego
manualnie, co w przypadku termometru będzie zalecane, poniewa\
wyświetlacz
powinien znajdować się w określonym miejscu obudowy, a układ przetwornika najlepiej
umieścić pod wyświetlaczem. Reszta elementów równie\
wymaga korekty.
18
Rys. 16 Efekt pracy autoplacer'a
Rysunek niepotrzebnie zaciemniają komentarze elementów. Ukryć je mo\
na
poprzez dwukrotne kliknięcie myszką na elemencie i w zakładce  Comment i
zaznaczenie fiszki  Hide . śeby zrobić to dla wszystkich elementów u\
ywamy funkcji
 Global .
Przesuwanie elementów jest banalne i mo\
liwe zarówno przy pomocy znanej
metody drag&drop, a tak\
e przy pomocy specjalnej funkcji  Move  Component z
menu  Edit ( M ,  C ). Zasadniczo elementy nale\
y tak poukładać, aby widoczna
 pajęczyna szarych nitek symbolizujących połączenia miała najprostszą strukturę.
c) prowadzenie ście\
ek
Przed automatycznym prowadzeniem ście\
ek nale\
y ustalić reguły, z jakimi
zostanie ono wykonane. Ustawień dokonać mo\
na w menu  Design  Rules . Zasad
tych jest bardzo du\
o i od ich ustawień mocno zale\
y sposób prowadzenia ście\
ek.
Początkowo, przy generowaniu obrysu płytki ustaliliśmy dwie warstwy, na których będą
prowadzone ście\
ki. Stopień komplikacji prowadzenia ście\
ek w danym projekcie jest na
tyle wielki, \
e w procesie autoroutingu zaprojektowana zostanie płytka dwustronna.
Zmiana w zakładce  Routing właściwości  Routing Layers (przycisk  Properties ) i
wyłączenie  TopLayer uniemo\
liwiało poprawne zaprojektowanie płytki. Wielokrotne
próby nie dały oczekiwanego rezultatu.
Poni\
ej zmienimy jeszcze regułę  Width Constraint , czyli określimy minimalną i
maksymalną, oraz preferowaną szerokość ście\
ki. Ustalamy, \
e 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) .
Mo\
na tu wybrać poszczególne warstwy a nawet połączenia. Do  Width Constraint
mo\
na dodać kolejną zasadę o zupełnie innych właściwościach.
19
Zmienić jeszcze mo\
na dopuszczalną odległość między ście\
kami oraz między punktem
lutowniczym (Pad) a ście\
ką. Jest to opcja  Clearance Constraint . Ze względu na
upakowanie naszej płytki, zmienimy ją na 5 mil, chocia\
wcześniej ustaliliśmy 10 mil.
Uruchamiamy program z menu  Auto Route  All... . Wszelkie propozycje ze strony
tego programu mo\
na zatwierdzić. Rys. 18 i 19 przedstawiają wynik pracy autorouter a.
Rys. 17 Warstwa "Top" (widok od strony Rys. 18 Warstwa "Bottom" (widok od strony
elementów) elementów)
Powy\
sze rysunki nale\
y traktować wyłącznie jako przykładowe, poniewa\
mo\
liwe jest
zaprojektowanie prostszego układu połączeń.
d) manualne nanoszenie ście\
ek
Zamiast automatycznego generowania ście\
ek mo\
na je poprowadzić ręcznie.
Mo\
na tak\
e 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 ście\
ek mo\
na wykonać wywołując polecenie  Place Track
( P ,  T ). Tryb prowadzenia ście\
ki znajduje się pod klawiszem  SPACJI a właściwości
(m. in. szerokość ście\
ki) pod klawiszem  TAB . Jeśli stosujemy zwory lub projektujemy
płytkę wielowarstwową, przełączać się między warstwami mo\
na przy pomocy klawiszy
 + i    . W miejscu przejścia pojawi się automatycznie przelotka.
Wolne punkty lutownicze umieszczamy poleceniem  Place Pad , przy czym we
właściwościach mo\
na określić rozmiar punktu i jego kształt.
Napisy na płytce umieszczamy poleceniem  Place String . Określamy warstwę, na
której je chcemy umieścić, a tak\
e wielkość i ewentualnie  Mirror czyli odbicie lustrzane.
Jeszcze często u\
ywanym poleceniem mo\
e być  Place Fill stosowane do
wypełniania powierzchni danej warstwy.
20
Innymi poleceniami edycyjnymi są polecenia przesunięć. Polecenie  Move Drag ( M i
 D ) przeciąga koniec wybranej ście\
ki w dowolne miejsce, natomiast polecenie  Move
Drag Track End ( M ,  E ) w przypadku wybrania elementu powoduje ciągnięcie ście\
ek
za elementem.  Move Break Track ( M ,  B ) pozwala łamać ście\
kÄ™ w dowolnym miejscu
i przemieszczać miejsce załamania.
Do kasowania komponentu, ście\
ki lub czegokolwiek innego słu\
y polecenie
 Delete z menu  Edit . Opcje lupy i odświe\
ania sÄ… to\
same z opcjami edytora
schematów (te same klawisze na klawiaturze). Finalną wersję obwodu drukowanego dla
układu termometru stosowanego w przykładzie przedstawiono poni\
ej. Dodane zostały
punktu mocowania płytki w obudowie.
Rys. 19 Płytka zaprojektowana manualnie (widok od strony elementów)
8. Zakończenie
Przedstawione na końcu metody projektu automatycznego PCB oraz ręcznego
mogą prowadzić do mylnego wniosku, \
e projektowanie automatyczne nie jest efektywne.
W przedstawiony przykładzie ręczne projektowanie uzasadnione było mo\
liwością
póz
niejszego wykonania prezentowanej płytki w warunkach amatorskich (przy pomocy
metod fotograficznych). metoda automatyczna mo\
e się okazać wydajniejsza w
przypadku bardziej zło\
onych projektów, o drobniejszej strukturze ście\
ek i mniejszym
rastrze.
Program Design Explorer 99SE posiada znacznie więcej mo\
liwości ni\

zaprezentowane. Wystarczy zwrócić uwagę na nie omawiane narzędzia symulacji w
programie SPICE i narzędzia do PLD. Dodatkowych informacji mo\
na 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 ka\
dego projektu zamieszczone zostały rysunki monta\
u
elementów.
21