I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
INSTRUKCJA
INSTRUKCJA
INSTRUKCJA
INSTRUKCJA
OBSLUGI
OBSLUGI
OBSLUGI
OBSLUGI
1
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
SPIS TREÅšCI:
1. WST
P ......................................................................................................................................... 3
1.1. MOŻLIWOŚCI PROGRAMU................................................................................................................ 3
1.2. ROZPOCZ
CIE PRACY Z PROGRAMEM.............................................................................................. 3
2. MODUA
SCH................................................................................................................................. 5
2.1. SCHEMATIC EDITOR ........................................................................................................................ 5
2.2. DODAWANIE NOWYCH BIBLIOTEK .................................................................................................. 6
2.3. EDYCJA SCHEMATU......................................................................................................................... 7
2.4. PARAMETRY ELEMENTÓW .............................................................................................................. 9
2.4. MENU GA
ÓWNE ............................................................................................................................. 11
2.4.1. MENU FILE ........................................................................................................................................11
2.4.2. MENU EDIT .......................................................................................................................................11
2.4.3. MENU VIEW ......................................................................................................................................11
2.4.4. MENU PLACE ....................................................................................................................................12
2.4.5. MENU DESIGN...................................................................................................................................12
2.4.6. MENU TOOLS ....................................................................................................................................13
2.4.7. MENU REPORTS.................................................................................................................................13
2.5. WYSZUKIWANIE ELEMENTÓW....................................................................................................... 13
3. MODUA
PCB............................................................................................................................... 14
3.1. TWORZENIE LISTY POA

CZEC
I EKSPORT DO PCB ......................................................................... 15
3.2. USTAWIANIE PARAMETRÓW OKIENKA EDYCYJNEGO.................................................................... 17
3.3. PRACA Z OKIENKIEM EDYCYJNYM ................................................................................................ 19
3.4. ELEMENTY MOZAIKI ŚCIEŻEK ....................................................................................................... 20
3.5. BIBLIOTEKI ELEMENTÓW .............................................................................................................. 21
3.6. USTAWIENIA PARAMETRÓW SPECJALNYCH .................................................................................. 22
3.7. AUTOROZMIESZCZANIE ELEMENTÓW ........................................................................................... 25
3.8. R
CZNE PROWADZENIE POA

CZEC
............................................................................................... 25
3.9 AUTOMATYCZNE PROWADZENIE POA

CZEC
.................................................................................. 26
3.10. WIZUALIZACJA WYGL
DU PA
YTKI.............................................................................................. 27
3.11 PRZYKA
AD.................................................................................................................................... 27
4. BIBLIOTEKI............................................................................................................................... 29
4.1. BIBLIOTEKA SCH ........................................................................................................................... 29
4.2. BIBLIOTEKA PCB ........................................................................................................................... 33
5. MODUA
SIMULATE .................................................................................................................... 35
5.1. ROZPOCZ
CIE PRACY Z SYMULATOREM ....................................................................................... 35
5.2. SYMULACJA UKA
ADU.................................................................................................................... 38
5.2.1. OPERATING POINT ANALYSIS .............................................................................................................38
5.2.2. TRANSIENT ANALYSIS........................................................................................................................38
5.2.3. AC SMALL SIGNAL..............................................................................................................................40
5.2.4. DC SWEEP ..........................................................................................................................................41
5.2.5. MONTE CARLO ...................................................................................................................................43
5.2.6. PARAMETER SWEEP............................................................................................................................45
5.2.7. TEMPERATURE SWEEP........................................................................................................................47
5.2.8. TRANSFER FUNCTION ANALYSIS ........................................................................................................47
5.2.9. NOISE ANALYSIS ................................................................................................................................47
5.2.10. FOURIER ANALYSIES........................................................................................................................48
5.3. PRACA Z OKNEM WYKRESÓW........................................................................................................ 49
5.4. y
RÓDA
A SYGNAA
ÓW ..................................................................................................................... 52
2
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
1. WST
P
1.1. MOŻLIWOŚCI PROGRAMU
Design Explorer 99 nie jest pojedynczym programem, lecz właściwie całym
pakietem programów powiązanych ze sobą w jedną zintegrowaną całość. Zawiera
takie moduły jak:
Schematic - edycja schematów ideowych wraz z edycją elementów
przeznaczonych do programowej symulacji działania układu;
PCB - projektowanie płytek drukowanych (automatycznie, ręcznie lub
półautomatycznie
Schematic Library - edycja własnych układów scalonych, tranzystorów,
złącz itd.;
PCB Library - edycja własnych elementów (wyglądu oraz rozmieszczenia ich
pól lutowniczych na płytce drukowanej);
Spread Scheet - prosty arkusz kalkulacyjny. Dzięki liście elementów
generowanej przez moduł Schematic możemy przeprowadzić kalkulację
koszów zużytych części:
Text document - zastosowanie oczywiste:
Waveform - edytor przebiegów.
Przy użyciu modułu Schematic Editor możemy także:
PLD - zaprogramować układ PLD w sposób .ręczny" lub przy użyciu kreatora
układów PLD (PLD-CUPL Wizard):
Simulation - zasymulować stworzony układ.
1.2. ROZPOCZ
CIE PRACY Z PROGRAMEM
Osoby, które znały wcześniejsze wersje programu z pewnością od razu
zauważą, iż zmieniła się cała filozofia przechowywania oraz obiegu dokumentów
wewnątrz programu (czyli schematów, projektów płytek itd.). Wszystkie dokumenty
3
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
przechowywane są teraz w jednej strukturze - tzw. Design Database (możliwe jest
także zapisanie odpowiedniego dokumentu do pojedynczego pliku).
Wersja Trial pakietu Protel Design Explorer 99 jest pełną wersją, oferującą
jego wszystkie funkcje, której jedynym ograniczeniem jest trzydziestodniowy czas
użytkowania. Po uruchomieniu programu i wyświetleniu informacji o czasie
wygaśnięcia licencji otwierane jest standardowe okno aplikacyjne. Podstawowym
obiektem jest teraz okienko Design Manager (widoczne na rys.
1). Wyświetlane jest także standardowe Menu. Dodatkowego
wyjaśnienia wymaga jedynie widoczny w Menu znak strzałki.
Kliknięcie na tym elemencie spowoduje otworzenie się menu
odpowiedzialnego za ustawienia całego pakietu. Zachęcam do
samodzielnego zgłębienia jego możliwości, lecz dopiero gdy
nabierzemy wprawy w posługiwaniu się całym programem.
W okienku Design Manager przedstawiona jest struktura
drzewiasta (analogiczna jak struktura katalogów na
dysku).Chwilowo zawiera ona jedynie element Active Design
Stations (praca nad projektem w sieci komputerowej). Aby
otworzyć nowy projekt wybieramy Menu/File/New. Wpisujemy
nazwę projektu (należy pamiętać aby każdą nazwę kończyć
rozszerzeniem .ddb), oraz ewentualnie zmieniamy jego
Rys. 1 Okno menedżera
projektu
lokalizacjÄ™ na dysku (opcja Browse). W okienku Design
Manager pojawia siÄ™ nazwa naszego projektu oraz dodatkowe foldery:
Design team - przy grupowej pracy nad projektem możliwość ustawiania
praw dostępu itp.
Recycle Bin - kosz systemowy;
Documents - w tym folderze możemy przechowywać stworzone przez nas
schematy, projekty płytek drukowanych i wszystkie inne dokumenty.
4
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
W aktualnym Menu pojawia się kilka dodatkowych opcji, których samodzielne
poznanie nie sprawi większego problemu. W ten sposób praca z pakietem Protel
Design Exptorer 99 została rozpoczęta. Możemy teraz przejść do tworzenia
kolejnych dokumentów. Pierwszym będzie schemat ideowy.
2. MODUA
SCH
2.1. SCHEMATIC EDITOR
W celu stworzenia nowego schematu ideowego wybieramy Menu/File/New a
następnie ikonę Schematic document. W oknie Design Manager pojawia się nowa
ikona. Wpisujemy nazwÄ™
stworzonego schematu.
Klikamy dwukrotnie na jego
ikonÄ™ otwierajÄ…c tym
sposobem moduł Schematic
Editor.
Teraz przedstawiÄ™ krok
po kroku sposób tworzenia
prostego schematu. Nie
będzie co prawda zawierał
żadnych ekstra
Rys. 2 Okno edycji schematu
 wodotrysków" (o wszystkich
możliwościach Protela można napisać całe tomy) lecz pozwoli na przedstawienie
pewnego ogólnego sposobu tworzenia schematów.
Głównym obiektem na ekranie jest teraz okienko schematu (rys. 2). Pojawiają
się dodatkowe paski narzędzi, zmianie ulega Menu .oraz okienko Design. Manager,
w którym znajduję się dodatkowa zakładka Browse Sch.
5
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
2.2. DODAWANIE NOWYCH BIBLIOTEK
Pierwszą czynnością, którą należy wykonać jest wybranie odpowiedniej
biblioteki elementów. W okienku Design Manager (aktywna zakładka Browse
Sch) znajduje się kilka obiektów:
" Lista wyboru typu przeglądanych elementów. Mogą to być.
biblioteki elementów (Libraries) lub obiekty znajdujące się na
schemacie (Primitives) czyli np. Elementy, połączenia, nawy
elementów itd.
" Okienko ze spisem wybranych bibliotek elementów (zakładamy że
wybrano opcjÄ™ Libraries)
" Przycisk Add/Remove czyli dodawanie lub usuwanie bibliotek:
" Pole Filter domyślnie ustawiona wartość  *" . co powoduje iż
wyświetlane są wszystkie elementy znajdujące się w aktualnie
wybranej bibliotece:
" Okienko z wykazem elementów aktywnej biblioteki:
" Przyciski:
Edit - edycja aktualnego elementu (funkcje edycji zostanÄ…
opisane póz
niej).
Place - umieszczenie wybranego elementu na schemacie:
Find - okienko pozwalajÄ…ce na wyszukanie interesujÄ…cego nas
elementu;
W celu stworzenia przykładowego
schematu potrzebne będą nam dwie
biblioteki. Klikamy przycisk Add/Remove.
Wyświetlone zostanie okienko pokazane na
rys 3. W górnej jego części znajduje się lista
plików zawierających biblioteki elementów.
W dolnej części widzimy wykaz aktualnie
wybranych plików. Interesują nas dwa z nich:
Miscellaneous Devices.ddb oraz Sim.ddb.
Dodajemy je do zbioru wybranych plików
zaznaczając je w górnej liście i klikając
Rys. 3 Okno wyboru aktywnych bibliotek
przyciskiem Add (nazwa pliku pojawi siÄ™ w
dolnej liście). Przycisk Remove. służy do usuwania dowolnego pliku z listy plików
aktywnych (fizycznie nadal pozostanie on na dysku).
6
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
Po zatwierdzeniu naszego wyboru w okienku Design Manager widzimy spis
aktywnych bibliotek. Można zauważyć, iż w pliku Miscellaneous Devices.ddb
znajdowała się tylko jedna biblioteka (Miscellaneous Devices.lib) natomiast w
pliku Sim.ddb wszystkie pozostałe. W okienku elementów widzimy zawartość
aktualnie wybranej biblioteki.
2.3. EDYCJA SCHEMATU
Wszystkie niezbędne narzędzia potrzebne do edycji schematu zgromadzone
zostały w okienku Wiring Tools widocznym na rys. 4.
Posługując się nimi oraz używając elementów
zgromadzonych w bibliotekach. możemy stworzyć
kompletny schemat ideowy. PrzedstawiÄ™ teraz
Rys. 4 Okno narzędzi
służących do edycji schematu
pokrótce przeznaczenie oraz sposób posługiwania się
najważniejszymi narzędziami :
PlaceWire - Narzędzie przeznaczone do poprowadzenia połączenia (Wire)
pomiędzy dwoma, lub wieloma elementami. Po jego wybraniu wskaz
nik
myszki staje się krzyżykiem. Jeśli wskażemy nim umieszczone na
schemacie połączenie, w jego środku pojawi się kropka. Przyciskając Iewy
klawisz myszki możemy poprowadzić nowe połączenie. Przyciśnięcie
lewego klawisza powoduje wyjście z trybu prowadzenia połączeń.
Umieszczenie wskaz
nika na końcówce elementu także powoduje
pojawienie w jego środku kropki, lecz tym razem jest ona większa.
Place Bus - Umieszcza na schemacie magistralę danych. Jeśli mamy do
połączenia ze sobą np. 16 końcówek jednego układu ocalonego z 16
końcówkami drugiego układu i chcielibyśmy wykonać to przy pomocy
narzędzia Place Wire. stworzony schemat byłby bardzo nieczytelny. W tym
celu prowadzimy właśnie magistralę do której podłączamy nóżki układu
scalonego przy pomocy narzędzia Place Bus Entry. UWAGA -
końcówki, które mają być ze sobą połączone powinny posiadać taką samą
nazwÄ™ (Net Label).
Place Bus Entry - Służy do podpięcia końcówki elementu lub połączenia
(Wire) do magistrali (Bus).
Place Net Label - Nadanie nazwy wybranemu połączeniu. Jest to
niezbędny element przy prowadzeniu połączeń za pomocą magistrali (Bus).
7
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
Place Power Port - Umieszcza na schemacie symbol elementu zasilania
układu (zwykle nazywane GND oraz VCC). Wszystkie elementy tego typu.
o takiej samej nazwie. podczas symulacji lub projektowania płytki
traktowane są jakby były ze sobą połączone przy użyciu narzędzia Place
Wire.
Place junction - To narzędzie służy do połączenia między sobą dwóch
przecinających się połączeń.
Wszystko najlepiej wyjaśni przykład, opiszę teraz w jaki sposób możemy
narysować schemat podobny do widocznego na rys 3. Jeśli stworzyliśmy już nowy
projekt, i dołączyliśmy do niego nowy dokument typu Schematic wykonujemy
następujące czynności. W opisany powyżej sposób dołączamy pliki Miscellaneous
Devices.ddb oraz Sim.ddb. które zawierają niezbędne biblioteki podzespołów.
Następnie w okienku Design Manager wybieramy bibliotekę Simulation
Symbols.lib (w dolnej części okienka wyświetlona zostanie lista elementów
zawartych w tej bibliotece). Najpierw umieścimy na schemacie rezystory R1 do R4.
Aby to uczynić z listy elementów wybieramy Res - rezystor następnie klikamy
przycisk Place. Teraz możemy położyć nasz element w dowolnym miejscu
schematu. W ten sam sposób umieszczamy na schemacie kolejne trzy rezystory.
Następnie z listy elementów wybieramy element o nazwie Cap - kondensator.
Umieszczamy na schemacie kondensatory C1 - C3 analogicznie jak uczyniliśmy to z
rezystorami.
Pozostałe elementy które chcemy umieścić na schemacie mogą znajdować się
w innej bibliotece, którą to należy uprzednio wczytać. Po wykonaniu tej czynności
wybieramy potrzebny element (w naszym przypadku Timer) i umieszczamy go na
schemacie
W tym momencie wszystkie niezbędne podzespoły znajdują się już na
schemacie. Należy je teraz odpowiednio ze sobą połączyć. W tym celu wybieramy
narzędzie Place Wire (okienko Wiring Tools) i łączymy ze sobą odpowiednie
końcówki elementów. Jeśli wykonaliśmy już tą czynność. powinniśmy teraz
podłączyć odpowiednie punkty do zasilania (VCC lub GND) używając narzędzia
Place Power Port. W ten sposób cały schemat układu został narysowany.
8
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
Pozostaje nam jedynie ustalić parametry elementów (wartości rezystancji.
pojemności, nazwy elementów itd.)
2.4. PARAMETRY ELEMENTÓW
Do okienka edycji właściwości danego elementu możemy przejść po
dwukrotnym kliknięciu jego symbolu na schemacie. Okienko edycji może dla różnych
grup elementów być nieco inne. lecz ogólnie
możemy podzielić je na dwa typy:
1. Okienko edycji parametrów elementów
bibliotecznych (rezystory, układy scalone itp.)
Edycja parametrów elementów
bibliotecznych następuje w okienku
pokazanym na rys. 5. Zawiera ono kilka
zakładek z pośród których najważniejszymi
sÄ…: Attributes oraz Graphical Attrs.
Zakładka Attributes zawiera opcje
zwiÄ…zane z parametrami technicznymi
Rys. 5 Okno edycji parametrów
elementu
elementu. SÄ… to kolejno:
Lib Ref - nazwa grupy elementów.
Footprint - nazwa modelu fizycznego rozkładu nóżek elementu
(potrzebny przy projektowaniu płytek drukowanych).
Designator - symbol identyfikujący element na schemacie. Wartościami
domyślnymi są np. dla kondensatorów C?, dla rezystorów R? itd.
Oznaczenia elementów nie powinny się powtarzać (zadbać o to może sam
projektant lub funkcja automatycznego oznaczania elementów) W
analizowanym przykładzie rezystorom nadano identyfikatory R1- RS.
Part Type - typ konkretnego elementu (jego nazwa w bibliotece).
Part - w jednym układzie scalonym może znajdować się kilka bloków,
które dla wygody nie zostały przedstawione w postaci jednego symbolu.
9
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
Na przykład w jednym układzie UCY7400 znajdują się cztery bramki
NAND. Nie jest on przedstawiony w postaci jednego układu z
czternastoma końcówkami lecz w postaci czterech symboli bramek.
Możemy więc czterem różnym bramkom NAND przypisać na schemacie
taki sam numer układu (Designator). natomiast każdej z nich wpisać inny
numer w polu Part Selection - znacznik, czy układ jest aktualnie
zaznaczony;
Hidden Pins - znacznik, czy na schemacie mają być wyświetlane ukryte
nóżki elementów. Na przykład dla
wspomnianego już układu 7400 ukrytymi są
nóżki 7 i 14 (nóżki zasilania układu).
Zakładka Craphical Attrs jest odpowiedzialna za
graficzną stronę przedstawienia układu na
schemacie. Ustawiamy tam kolory, położenie itp.
Ważne są przede wszystkim dwa pola:
Orientation - każdy element może być obrócony
o pewien kÄ…t.
Mirrored - na schemacie wyświetlane jest
lustrzane odbicie układu.
Rys. 6 Okno edycji elementu
typu Power Port
Pozostałe zakładki w okienku edycji
parametrów elementu nie grają już tak istotnej roli, a do dokładniejszego
zapoznania siÄ™ z nimi nie potrzeba wiele czasu.
2. Okienko edycji symboli będących wynikiem działania narzędzi z grupy Wiring
Tools ( Bus, Label, Wire ...).
Dla każdego elementu tego typu możemy ustawiać pewne charakteryzujące
go właściwości (zwykle są to kolor, położenie itp.), jednak naprawdę ważnymi są
parametry elementu Power Port. KlikajÄ…c dwukrotnie na element tego typu
wywołamy okienko pokazane na rys 6. Poza standardowymi parametrami
występują tam dwa ważne pola:
Net - Nazwa połączenia. Wszystkie połączenia o takiej samej nazwie,
mimo iż nie są ze sobą połączone przy pomocy narzędzia Place Wire.
domyślnie traktowane są jako jedność (przede wszystkim dotyczy to
zasilania oraz masy. które domyślnie nazywane są VCC oraz GND).
10
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
Style - Graficzne przedstawienie elementu. Dobrym zwyczajem jest
zaznaczanie wszystkich elementów Power Port o tej samej nazwie takim
samym symbolem. Na analizowanym przykładzie wszystkie porty GND
zaznaczone są w ten sam sposób, w odróżnieniu od portów VCC.
2.4. MENU GA
ÓWNE
Przy pomocy opcji menu głównego możemy wykonać większość operacji które
zostały dotąd opisane. Jednak znajduje się tutaj także dużo nowych użytecznych
funkcji, których opisanie wymagałoby sporo miejsca. Skupię się więc jedynie na
tych najważniejszych.
2.4.1. MENU FILE
Znajdują się tutaj opcje, których możemy spodziewać się w każdym
okienkowym programie. Należałoby natomiast bliżej przyjrzeć się opcji Save
Copy As... Umożliwia ona zapisanie aktualnie edytowanego dokumentu w
innym formacie (np. programu Orcad. lub wcześniejszych wersji Protel).
2.4.2. MENU EDIT
Typowe operacje tego menu, lecz mocno rozbudowane. Dokładne ich
poznanie z pewnością zajmie trochę czasu, lecz w przyszłości pozwoli na
szybszÄ… i sprawniejszÄ… edycje schematu. PrzytoczÄ™ tutaj jedynie dwie
niestandardowe, a bardzo użyteczne funkcje:
Increament Part Number - jeśli umieszczamy na ekranie kilka bramek ze
wspomnianego już układu UCY7400. to zamiast za każdym razem
edytować parametry każdej nowej bramki w celu zmiany wartości Part
Number. możemy użyć tej opcji.
Export to Spread... - umożliwia wygenerowanie spisu elementów użytych
w schemacie.
2.4.3. MENU VIEW
Możliwości zupełnie typowe. Przy pomocy opcji Toolbars możemy
ustalić, które okienka narzędzi powinny być wyświetlane. Standardowo
wyświetlane są Main Tools, Wiring Tool oraz Drawing Tools. Lecz mamy
11
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
także do dyspozycji kilka innych.
Power Objects - kilka użytecznych symboli związanych z edycją punktów
zasilania układu.
Digital Objects - elementy ułatwiające edycję schematów z układami
cyfrowymi.
Simulation Sources - z
ródła sygnałów wykorzystywane przy symulacji
układów.
PLD Toolbar - ikony umożliwiające szybką kompilację itp.
Curtomize... - możliwość zdefiniowania własnego zestawu narzędzi.
Okienko Drawing Tools widoczne na (rys. 7.) które jest domyślnie
wyświetlane, umożliwia umieszczenie na
schemacie obiektów graficznych. Nie mają one
żadnego związku z  warstwą elektryczną" układu.
Narzędzia te mogą zostać wykorzystane np. do
Rys. 7 Okienko Drawing
narysowania wyglÄ…du elementu i rozmieszczenia
Tools
wyprowadzeń.
2.4.4. MENU PLACE
Głównie opcje związane z edycją elementów z grupy Wiring Tools.
Możemy między innymi ustawiać parametry schematu (Options...) takie jak
kolor tła, wielkość schematu itp.
2.4.5. MENU DESIGN
Opcje znane z okienka Design Manager oraz dodatkowe opcje, które
zostaną bliżej przedstawione przy opisie sposobu projektowania płytek
drukowanych.
12
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
2.4.6. MENU TOOLS
Oferuje nam kilka bardziej zaawansowanych możliwości. Jeśli
nabierzemy już znacznej wprawy, warto przyjrzeć się bliżej jego
możliwościom.
2.4.7. MENU REPORTS
Pozwala nam generować raporty do-tyczące aktualnego stanu naszego
schematu, takie jak wykaz użytych podzespołów. porównywanie listy połączeń
i inne.
2.5. WYSZUKIWANIE ELEMENTÓW
Okienko przeznaczone do wyszukiwania elementów (rys. 8.) możemy
otworzyć przyciskiem Find w oknie Design Manager (rys. 9.) lub przy użyciu opcji
Menu/Tools/Find Component... . Pozwala ono na
wyśmiewanie elementów we wszystkich plikach z
rozszerzeniem .ddb oraz .lib. Przeszukiwać
możemy cały dysk lub tylko
interesujÄ…cy nas katalog i
ewentualnie jego podkatalogi.
Potrzebny element możemy
wyszukać na dwa sposoby:
Rys. 8 Okienko wyszukiwania
elementów By Library Reference - według
nazwy elementu
By Description - według opisu elementu (każdy element
podczas tworzenia schematu możemy opisać słownie).
Możliwe jest łączenie tych dwóch technik. Możemy także
poszukiwać elementu według niepełnego klucza np.:
Rys. 9 Okienko
menedżera
" pytanie *74*00 (By Ubrały Reference) pozwoli nam
projektu
na znalezienie wszystkich elementów o symbolu
zaczynającym się dowolnym ciągiem znaków, następnie ,74".znów
13
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
dowolny ciąg znaków i na końcu  00". Przykładowymi elementami mogą
być - UCY7400, SN74LS00, 74F00.
" pytanie *octal* (By Description) pozwoli na wyszukanie wszystkich
elementów. w których opisie znajduje się ciąg znaków  octal".
Przykładową odpowiedzią może być SN74S734NL(20) który to element
posiada opis Octal Dynamic Memory Drivers with Three-State
Outputs
Istnieje możliwość łączenia obu sposobów wyszukiwania. Pozostałe elementy
okienka definiujÄ…:
Scope - zakres przeszukiwania bibliotek (domyślnie Specified Path - czyli
ścieżka dostępu zapisana w linii Path).
Sub directories - znacznik czy przeszukiwać także podkatalogi.
Founded Libraries - lista bibliotek w których znajduje się poszukiwany
element.
Components - lista elementów z aktualnie podświetlonej biblioteki (Founded
Libraries). które pasują do klucza poszukiwania.
Add To Library List - dodanie bibliotek do zbioru bibliotek aktywnych
(okienko Design Manager).
Edit/Place - analogicznie jak w okienku Design Manager. Wiele z
opisywanych funkcji posiada swoje skróty klawiszowe, które zostaną opisane
póz
niej.
3. MODUA
PCB
Po opracowaniu schematu ideowego układu kolejnym etapem pracy jest
projekt płytki drukowanej. Program Protel oferuje w tym zakresie możliwości, które z
pewnością zaspokoją potrzeby każdego elektronika. Możemy automatycznie
projektować nawet kilkunastowarstwowe obwody. My zajmiemy się projektami. które
będziemy mogli samodzielnie wykonać w warunkach domowych. Bardziej ambitni
elektronicy, pragnący stworzyć obwody dwustronne z metalizacją także znajdą coś
dla siebie.
14
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
Duża złożoność modułu PCB oraz mnogość oferowanych przez niego funkcji
sprawiła, że nawet skrótowa dokumentacja to ponad dwieście stron tekstu. Dlatego
też chcąc przedstawić jego najważniejsze cechy ograniczę się jedynie do tych, które
będą najbardziej interesujące z punktu widzenia elektronika amatora. Wiele
pozostałych opcji (takich, jak na przykład analiza zachowania układu dla w.cz.)
pozostawiam bardziej dociekliwym czytelnikom do samodzielnego rozgryzienia.
W pierwszej kolejności postaram się opisać zastosowanie najważniejszych
narzędzi, okienek edycyjnych, następnie przejdę do opisu sposobu wykonania płytki
drukowanej dla układu przedstawionego przy okazji opisu modułu Schematic.
Aby rozpocząć pracę z modułem PCB powinniśmy stworzyć nowy dokument.
W tym celu wybieramy Menu/File/New... a następnie element PC8 Document.
Pojawi się nowe okienko, zmianie ulegnie układ menu oraz paski narzędzi. Zawsze
w zależności od typu edytowanego dokumentu automatycznie zmienia się aktywny
moduł (Schematic, PCB itd.)
3.1. TWORZENIE LISTY POA

CZEC
I EKSPORT DO PCB
Podstawową czynnością umożliwiającą stworzenie płytki drukowanej (zgodnej
ze schematem ideowym) jest przypisanie każdemu
elementowi modelu, który będzie Odzwierciedlał jego
rzeczywiste wymiary i rozstaw pól lutowniczych. Aby
tego dokonać musimy powrócić do modułu
Schematic i w okienku edycji parametrów każdego
elementu uzupełnić pole Footprint. Wpisany w tym
miejscu model będzie wykorzystywany do stworzenia
fizycznego obrazu elementu na płytce drukowanej.
Kolejną czynnością jest wygenerowanie listy
Rys. 10 Okienko wyboru
rodzaju generowanych połączeń
połączeń (zbiorem wyjściowym jest plik z
rozszerzeniem .net). W tym celu wywołujemy opcję Menu/Design/Create
Netlist.... Pojawi siÄ™ okienko o tytule Netlist Creation (rys.10.) Posiada ono dwie
15
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
zakładki oraz kilka możliwych opcji i ustawień, które w naszym przypadku nie są
istotne. Klikając OK tworzymy listę połączeń, która w postaci tekstu ukaże się na
ekranie.
Ostatnim krokiem jest wczytanie listy połączeń do modułu PCB. by to zrobić
wybieramy opcję Menu/Design/Load Net... (znajdujemy się już w module PCB).
Otwarte zostanie okienkowe nazwie
Load/Forward Annotate Netlist.
Którego wygląd przedstawia rys.11.
Możemy teraz wczytać nową listę
połączeń lub uaktualnić starą. Na
środku okienka znajduje się tabela z
trzema kolumnami:
No. - numer kolejnej operacji;
Action - wykonywana operacja
(może to być np. dodawanie
Rys. 11 Okienko wczytywania listy połączeń
nowego elementu lub połączenia);
Error - nazwa błędu (jeśli wystąpi);
Poniżej tabeli widzimy linie statusową (Status), która informuje nas o tym jaka
operacja jest aktualnie wykonywana. Aby odczytać listę połączeń klikamy przycisk
Browse i wybieramy odpowiedni plik (rozszerzenie *.net). Program wczyta listÄ™,
sprawdzi jej poprawność a wynik operacji wyświetli w linii Status. Częstym błędem
wykrywanym podczas tej operacji jest niewłaściwa nazwa modelu elementu
(Footprint). Może się to zdarzyć, jeśli wpisana nazwa jest rzeczywiście
niepoprawna lub model o tej nazwie znajduje siÄ™ w nieaktywnej bibliotece
(wybieranie aktywnych bibliotek zostanie opisane póz
niej). Po poprawnym odczycie
listy połączeń powinien ukazać się komunikat - All macros validated. Możemy
wtedy przy użyciu klawisza Execute umieścić elementy w okienku edycyjnym (na
płytce drukowanej).
Podczas tworzenia nowego układu może się zdarzyć, że już po
zaprojektowaniu płytki drukowanej lub w trakcie jej projektowania, dokonujemy
16
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
zmian w schemacie ideowym. W takim wypadku nie musimy zaczynać
projektowania płytki od nowa. Dokonujemy jedynie uaktualnienia. W tym celu przed
przyciśnięciem klawisza Execute zaznaczamy następujące opcje:
Delete Components not in netlist jeśli chcemy usunąć z płytki elementy które
usunęliśmy ze schematu ideowego.
Update footprints - jeśli w schemacie ideowym zmieniliśmy model układu
scalonego (Iub dowolnego innego elementu) np. ; DIL20 na odpowiadajÄ…cy mu
model do montażu SMD, to w celu uaktualnienia płytki drukowanej powinniśmy
zaznaczyć tą opcję.
Jeśli zmianie uległy połączenia pomiędzy elementami zostaną one
uaktualnione automatycznie.
3.2. USTAWIANIE PARAMETRÓW OKIENKA EDYCYJNEGO
Czynność ta zwykle wykonywana jest jako pierwsza zaraz po otwarciu nowego
dokumentu typu PCB. Generalnie służą do tego dwa okienka. Pierwszym z nich jest
okno Document Options, które wywołujemy - Menu/Design/Options.... Składa się
ono z dwóch zakładek. Pierwsza z nich o nazwie Layers umożliwia nam wybranie
warstw projektu, które będą potrzebne do wykonania płytki drukowanej. Warstwami
mogą być:
" ścieżki drukowane - na górnej stronie płytki (Top), dolnej (Bottom) lub
przy płytkach wielowarstwowych Mid1 - Mid14 (jako płytki
wielowarstwowe są wykonywane np. płyty główne komputerów);
" linie ograniczające wymiary płytki (KeepOut);
" przelotki występujące przy płytkach wielowarstwowych (Multi Layer).
Wszystkie pozostałe możliwe do zaznaczenia opcje także odpowiadają
warstwom, które mogą być bezpośrednio związane z wyglądem płytki (Top,
Bottom...) lub będącymi jedynie warstwami pomocniczymi. Przykładem takich
warstw pomocniczych sÄ… Visible Grid 1 oraz Visible Grid 2. SÄ… to linie (lub kropki)
wyświetlane w okienku edycyjnym. Ich zadaniem jest jedynie ułatwienie oceny
odległości pomiędzy elementami na płytce. Wszystkie warstwy wybrane jako
17
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
aktywne są dostępne w postaci zakładek w dolnej części okienka edycyjnego
(rys. 12).
Odległości pomiędzy kolejnymi
liniami warstwy Visible Grid możemy
ustawić w tym samym okienku, lecz w
zakładce Options. Ważnym elementem
jest tutaj parametr Snap Grid. Jest on
Rys. 12 Zakładki z nazwami aktywnych warstw
odpowiedzialny za rozdzielczość
pozycjonowania podzespołów na płytce drukowanej. Opcja Visible Kind umożliwia
zdefiniowanie sposobu wyświetlania warstwy Visible Grid. Może być widoczna w
postaci linii (Lines) lub punktów (Dots). Pozostała opcje tego okienka pełnią rolę
drugorzędną.
Drugim obiektem służącym do ustawiania parametrów środowiska jest okienko
Preferences. Wywołujemy je Menu/Tools/Preferences... Posiada kilka zakładek.
Opisanie wszystkich opcji zajęłoby sporo miejsca, dlatego też skupię się jedynie na
tych najważniejszych:
Zakładka Options:
Cursor type - wygląd kursora w trybie ręcznego prowadzenia ścieżek;
Single Layer Mode - wyświetlanie jedynie aktualnie wybranej warstwy;
Colors - służy do ustawienia koloru w jakim będzie wyświetlana każda
warstwa.
Sposób wyświetlania różnych elementów ekranowych ustawiam używając
zakładki Show/Hide. Każda grupa obiektów może być wyświetlana w taki
sposób, w jaki będzie rzeczywiście wyglądała na płytce (Final), widoczne będą
jedynie krawędzie obiektów (Draft) lub dane obiekty nie będą wyświetlane
wcale (Hidden).
18
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
3.3. PRACA Z OKIENKIEM EDYCYJNYM
Po lewej stronie ekranu znajduje się okienko (rys. 3), w którym wyświetlane są
wszystkie elementy (Components), połączenia (Nets). biblioteki (Libraries) oraz
pozostałe obiekty. Przy dużych projektach będzie ono bardzo
przydatne do zlokalizowania danego elementu na płytce czy też
edycji jego parametrów. Obsługa tego okienka jest analogiczna
do obsługi modułu Schematic dlatego nie będę jej opisywał.
Do sprawnej pracy z programem potrzebna będzie
znajomość kilku pod stawowych czynności, takich jak:
" Zaznaczanie grupy elementów  ustawiamy
kursor w miejscu, gdzie nie znajduje się żaden
Rys. 13 Okienko
element, następnie przyciskając lewy klawisz
listy elementów
myszy wskazujemy obszar, wewnątrz którego
wszystkie elementy zostaną zaznaczone. Zaznaczenie możemy usunąć
używając kombinacji klawiszy ALT + e, e, a. lub przy pomocy paska
narzędzi.
" Przesuwanie elementów  ustawiając kursor nad danym elementem
przyciskamy lewy klawisz myszki, następnie ustawiamy element w nowym
położeniu. Jeśli element jest jednym z grupy elementów zaznaczonych,
zmienimy położenie całej grupy.
" Obracanie elementów  ustawiamy kursor nad elementem, przyciskamy
lewy klawisz myszki, a następnie przy użyciu klawisza Space obracamy
element o 90°.
" Usuwanie obiektu  wybieramy obiekt, a następnie przyciskamy klawisz
Delete.
" Usuwanie zaznaczonej grupy obiektów: w kombinacja CTRL+DELETE.
W menu Edit dostępne są także wszystkie standardowe opcje związane z
kopiowaniem i wklejaniem elementów. Samodzielne opanowanie tego menu oraz
menu View nie stanowi żadnego problemu. Dużym ułatwieniem jest możliwość
użycia skrótów klawiszowych dla najczęściej wykonywanych czynności. Dla myszki
lewy klawisz działa jak ENTER prawy jak ESC, natomiast dłuższe przytrzymanie
prawego klawisza, powoduje pojawienie się symbolu ręki. (Slider hand). Która służy
19
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
do przewijania wnętrza okienka edycyjnego.
Niniejszy wykaz skrótów klawiszowych z pewnością ułatwi, każdemu pracę.
F1 - Help;
CTRL+L - okienko Document Options;
CTRL+D - okienko Preferences;
CTRL+G - ustawianie Snap Grid;
CTRL+M - sprawdzanie odległości pomiędzy dwoma punktami;
PG UP/PG DN - powiększenie /pomniejszenie;
CTRL+ PG UP/PG DN - max. powiększenie / min, pomniejszenie;
SH1FT+PG UP - powiększenie / pomniejszenie z mniejszym krokiem;
END - odświeżenie ekranu;
CTRL+1NS  kopiowanie;
CTRL+DEL  kasowanie;
SH1FT+INS-wklejanie;
SHIFT+DEL  wycinanie;
* - zmiana aktywnej warstwy ścieżek;
Ä… - zmiana aktualnej warstwy;
UP/DOWN/LEFT/RIGHT - zmiana położenia kursora (z klawiszem SHIFT
większy krok).
3.4. ELEMENTY MOZAIKI ŚCIEŻEK
Podstawowymi elementami wykorzystywanymi do stworzenia mozaiki ścieżek
są same ścieżki (Tracks), pola lutownicze (Pads) oraz przelotki (Vias) (rys. 14.).
Czasami przydatnym może okazać się wycinek okręgu (Arc) oraz tekst (String).
Ten ostatni może służyć np. do
umieszczenia opisu płytki drukowanej.
Obiekt Dimension przyda siÄ™ do
wyznaczenia wymiarów płytki drukowanej.
Rys. 14 Elementy mozaiki ścieżek
Ciekawym elementem jest Polygon
Plane. Jego typowym, zastosowaniem jest stworzenie warstwy otaczającej ścieżki
na płytce i zwykle podłączanej do masy (GND).
Ostatnim obiektem wykorzystywanym przy projektowaniu płytek drukowanych
jest Footprint podzespołu, czyli obiekt przedstawiający jego wymiary
i rozmieszczenie pól lutowniczych. Podobnie jak w module Schematic, każdy z
tych obiektów posiada swoje indywidualne właściwości, które możemy ustawić po
20
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
podwójnym kliknięciu na jego symbolu. Elementy Via oraz Pad posiadają takie
parametry jak średnice (X-Size, Y-Size) oraz wielkość otworu (Hole Size).
Kilka dodatkowych słów chciałbym
natomiast poświęcić obiektowi Polygon
Plane. Jest on szczególnie często
wykorzystywany w technice w.cz. Okienko
służące do ustawiania jego parametrów
pokazuje rys. 15. Najważniejsze z nich to:
Connect to Net - nazwa ścieżki, do której
warstwa Polygon Plane zostanie
Rys. 15 Parametry obiektu Polygon Plane
podłączona (zwykle jest to GND);
Pour Over Same Net - włączając tą opcję spowodujemy, że ścieżka do której
warstwa Polygon jest podłączona zostanie przez nią wchłonięta;
Remove Dead Copper - jeśli jakaś część warstwy Polygon nie może być
podłączona do odpowiadającej jej ścieżki, to zostania usunięta.
Pozostałe opcje odpowiedzialne są za fizyczny wygląd warstwy.
3.5. BIBLIOTEKI ELEMENTÓW
Okienko znajdujące się po lewej stronie ekranu służy
nie tylko do przeglądania elementów płytki drukowanej lecz
także do pracy z bibliotekami podzespołów (Footprints).
Dodawanie nowych bibliotek odbywa siÄ™ analogicznie jak w
module Schematic. PrzyciskajÄ…c klawisz Add/Remove...
(rys. 6) wywołujemy okienko wyboru bibliotek.
Lista wszystkich wybranych bibliotek znajduje siÄ™ w
pierwszym okienku od góry. widocznym na rys. 16.
Podzespoły z aktualnie wybranej biblioteki prezentuje
środkowe okienko.
Rys. 16 Biblioteki
elementów
21
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
Reprezentacja graficzna (Footprint) odpowiadajÄ…ca wymiarom elementu
oraz rozkładowi pól lutowniczych wyświetlana jest w okienku dolnym.
Podwójnym kliknięciem na symbol podzespołu wywołujemy okienko edycji jego
parametrów, (rys. 17). Spełnia ono analogiczną funkcję jak w module
Schematic. Składa się z trzech zakładek odpowiedzialnych za ustawianie
tekstów opisujących podzespół:
Designator - opis elementu, parametry tego
tekstu ustawiamy w zakładce o tej samej
nazwie;
Comment - komentarz (parametry tekstu w
zakładce Comment);
Footprint - nazwa modelu opisujÄ…cego fizyczne
wymiary elementu;
Layer - strona płytki drukowanej, na której
znajduje siÄ™ element (Top Layer lub Bortom
Layer);
Rotation - kąt o jaki został obrócony element na
płytce drukowanej;
Rys. 17 Edycja parametrów
X/Y-Location -położenie elementu na płytce;
podzespołu
Lock Prims - wskaz
nik czy pola lutownicze elementu mogą być
przesuwane samodzielnie czy tylko wraz z całym elementem;
Locked - ustawienie tego znacznika spowoduje, ze element nie zmieni
swojego położenia w procesie automatycznego rozmieszczania;
Selection - wskaz
nik czy element jest aktualnie wybrany.
Praca z zakładkami Designator i Comment jest bardzo prosta, a jej
zastosowanie nie ma bezpośredniego wpływu na proces projektowania płytki.
3.6. USTAWIENIA PARAMETRÓW SPECJALNYCH
Opisane dotychczas możliwości programu były zupełnie standardowe
i spotykane w większości bardziej zaawansowanych aplikacji. Wywołując opcję
22
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
Menu/Design/Rules... możemy przekonać się o prawdziwym obliczu Protela.
Przedstawione na rys. 18 okienko to dopiero lista wszystkich możliwych do
edycji ustawień. Aby jedynie
przybliżyć ich zastosowania
należałoby poświęcić temu
całkiem osobny artykuł. Z
konieczności ograniczę się więc
jedynie do zakładki Routing,
gdzie możemy znalez
ć parametry
bezpośrednio związane ze
sposobem tworzenia mozaiki
Rys. 18 Okienko edycji parametrów specjalnych
ścieżek.
Okienko podzielone jest na pięć zasadniczych części. Na samej górze
znajdują się zakładki, które dzielą definiowane parametry w odpowiednie grupy
tematyczne. W lewym górnym rogu widoczna jest lista wszystkich parametrów
przydzielonych do danej zakładki. Obok niej znajduje się krótki opis
zastosowania aktualnie wybranego parametru. W środkowej części okienka
wyświetlana jest tabela ustawień, natomiast na samym dole umieszczone są
klawisze służące do wykonywania następujących czynności:
Add... - dodawanie nowych ustawień;
Properties - edycja aktualnie podświetlonego ustawienia;
Delete - kasowanie ustawień;
Przedstawię teraz zastosowanie poszczególnych parametrów:
Clearence Constraint - Minimalna odległość jaka powinna być
zachowana pomiędzy dwoma elementami tworzącymi mozaikę ścieżek.
Routing Corners - Sposób wykonywania załamań ścieżki. Może to być
45°, 90° lub tuk,
Routing Layers - Definicja, które warstwy będą wykorzystywane do
tworzenia mozaiki ścieżek.
Routing Priority - Priorytety kolejności prowadzenia połączeń w procesie
23
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
automatycznego projektowania płytki.
Routing Topology - Topologia połączeń. Najlepszym opisem będzie
samodzielne przeglądnięcie wszystkich rysunków zawartych w okienku
edycyjnym.
Routing Via Style - Parametry przelotki dla płytek wielowarstwowych.
Width Constraint - Szerokość ścieżki.
Każde z powyższych ustawień może zostać przyporządkowane dla całej
płytki (Board), grupy elementów lub pojedynczej ścieżki, przelotki itd. Widoczne
jest to na rysunku 8 w tabeli ustawień. Dla ścieżek tworzących układ zasilania
(VCC, GND) przewidziano szerokość 1 mm, natomiast dla wszystkich
pozostałych (Board) 0,5 mm.
Sposób definiowania ustawień opiszę na przykładzie szerokości ścieżek
(Width Constraint)  podświetlamy opcję i klikamy dwa razy myszką lub
naciskamy przycisk Properties... Odpowiednie okienko przedstawia rys. 19.
Pole dialogowe Filter Kind służy do wyboru typu elementu lub grupy
elementów dla których
chcemy zdefiniować
szerokość ścieżki. Może to
być np. cała płytka (Whole
Board), jedno połączenie
(Net), jedna strona płytki
(Layer) czy też pewien
obszar płytki ograniczony
współrzędnymi (Region).
Pole wyboru konkretnego
elementu może wyglądać
Rys. 19 Ustawienia szerokości ścieżek
różnie w zależności od
ustawienia poprzedniego parametru. Niezmienny jest natomiast wygląd pól
przeznaczonych do ustalenia maksymalnej i minimalnej szerokości ścieżki.
(Minimum Width, Maximum Width).
24
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
Okienka dialogowe służące do ustawiania pozostałych parametrów różnią
się oczywiście między sobą, lecz filozofia ich obsługi jest identyczna.
3.7. AUTOROZMIESZCZANIE ELEMENTÓW
Po odczycie listy połączeń wszystkie elementy umieszczane są  jeden na
drugim" na płytce drukowanej. Rozmieścić je możemy ręcznie, lub
automatycznie. Ponieważ często mamy specjalne życzenia co do położenia
niektórych podzespołów zwykle łączymy te dwie metody razem. Pierwszym
krokiem jest zdefiniowanie rozmiarów płytki. Wybierając warstwę Keep Out
Layer rysujemy kształt płytki drukowanej. Narzędzie do autorozmieszczania
elementów wywołujemy - Menu/Tools/Auto Placement/Auto Placer.
Są dostępne dwa sposoby wykonania tej czynności. CIuster Placer, który
powinien być wykorzystywany, jeśli elementów jest mniej niż 100, oraz
Statistical Placer dla większej ilości elementów. Po pierwszym uruchomieniu
autorozmieszczania zwykle samodzielnie umieszczamy niektóre elementy w
odpowiednich miejscach, ustawiamy dla nich znacznik Locked, a następnie
ponownie używamy rozmieszczania automatycznego.
3.8. R
CZNE PROWADZENIE POA

CZEC

Do ręcznego prowadzenia połączeń niezbędne będą narzędzia opisane w
punkcie Elementy mozaiki ścieżek. Odpowiednie narzędzie możemy wybrać z
menu Menu/Place lub z osobnego okienka narzędzi - Placement Tools. Przed
zaprojektowaniem układu ścieżek odpowiednie końcówki elementów połączone
są ze sobą krótkimi odcinkami linii prostej, a całość przypomina swego rodzaju
pajęczynę. Aby rozpocząć ręczne prowadzenie ścieżki należy w pierwszej
kolejności wybrać odpowiednią warstwę (w zależności na której ma być
prowadzona ścieżka).
Wybierając narzędzie Menu/Place/Track umieszczamy kursor na polu
lutowniczym, przyciskając lewy klawisz myszki zaczynamy prowadzić nową
25
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
ścieżkę. Aby zmienić kierunek przebiegu ścieżki ponownie klikamy lewym
przyciskiem i prowadzimy połączenie dalej, aż do punktu końcowego. Proces
ten przedstawiony został na rys. 20. Szybsze wykonywanie tej czynności
zapewnią nam skróty klawiszowe:
BACKSPACE - usunięcie ostatniego
zagięcia ścieżki;
* - zmiana warstwy (automatycznie dodana
zostań e przelotka - Via);
SPACE - zmiana kierunku zaginania ścieżki;
SHIFT+SPACE - zmiana kształtu zagięć;
END - odśnieżenie ekranu;
Rys. 20 Prowadzenie ścieżek
W okienku dialogowym Menu/Design/Rules... ustawiony jest parametr
Clearence definiujący minimalną odległość pomiędzy ścieżkami. Jeśli
prowadząc nową ścieżkę spowodujemy, że odległość ta będzie zbyt mała, to
obie ścieżki (ewentualnie inne elementy) zostaną podświetlone w kolorze
zielonym.
3.9 AUTOMATYCZNE PROWADZENIE POA

CZEC

Narzędzia do automatycznego projektowania płytki (Menu/Auto Route)
korzystają z ogólnych ustawień dla projektu, lecz posiadają także swoją własną
konfiguracjÄ™ (Menu/Auto Route/Setup...). Autorouter w celu zaprojektowania
płytki wykonuje kilka przebiegów, z których każdy wyszukuje specyficzne dla
niego połączenia i prowadzi ścieżki drukowane. Dla lepszego efektu wszystkie
te przebiegi powinny być wykonywane.
Automatyczne prowadzenie połączeń możemy wykonać dla całej płytki
(All) lub tylko dla jednego połączenia (Net), podzespołu (Component), czy też
części płytki (Area). Podczas projektowania płytki w pasku statusowym
wyświetlane są statystyki procesu. Podawana jest ilość poprowadzonych
połączeń (Routed), ilość pozostałych do realizacji połączeń (To Go), oraz ilość
26
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
połączeń powodujących konflikty Attentions). Jeśli płytka została w całości
poprawnie zaprojektowana na końcu procesu wartość parametru Contention;
powinna być równa zeru. W przeciwnym razie błędy będą sygnalizowane przy
pomocy podświetlenia (kolor zielony) odpowiednich ścieżek.
3.10. WIZUALIZACJA WYGL
DU PA
YTKI
Po zaprojektowaniu płytki możemy oprócz oglądania poszczególnych jej
warstw dokonać jej wizualizacji trójwymiarowej. Aby tego dokonać należy
wybrać Menu/View/Board in 3D (rys.
Aby lepiej się przyjrzeć
zaprojektowanej płytce możemy w
okienku podglÄ…du znajdujÄ…cym siÄ™ w
lewej części ekranu obracać płytkę,
powiększać i pomniejszać. Do tego
Rys. 21 Widok płytki w 3D
celu służy myszka: przyciskając lewy
przycisk myszy i ruszając nim dokonujemy zmianę widoku płytki. Za pomocą
komend Zoom In lub Zoom Out dokonujemy przybliżenia lub pomniejszenia
płytki.
3.11 PRZYKA
AD
Opisane funkcje programu stanowią zaledwie drobną część wszystkich
możliwości, lecz są w zupełności
wystarczające do wykonania płytki
drukowanej dla układu
stworzonego w module
Schematic. Do tego celu
posłużymy się schematem
Rys. 22 Schemat ideowy projektowanej płytki
wzmacniacza ze sprzężeniem
pojemnościowym (rys. 22). W pierwszej kolejności powinniśmy w schemacie
ideowym ustawić parametr Footprint każdego elementu. Będą to odpowiednio:
27
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
TO-126 - tranzystor:
RAD-0.2 - kondensatory;
AXIAL0.6 - rezystory;
SIP2 -złącze.
Następnie musimy wygenerować listę połączeń. Powstanie plik z
rozszerzeniem .net. Tworzymy nowy dokument typu PCB. Będąc już w module
PCB musimy wybrać odpowiednie biblioteki elementów. Będą to
Miscellaneous.lib oraz PCB Footprints.lib. Jeśli nie zrobilibyśmy tego, to
podczas odczytu listy połączeń wystąpiłyby błędy. Natomiast teraz możemy
wykonać tą czynność bezproblemowo. Jeśli wszystkie elementy umieszczone
są już w okienku edycyjnym powinniśmy wstępnie narysować kształt płytki
drukowanej (Keep Out Layer). Ponieważ wszystkie elementy umieszczone są
teraz  jeden na drugim", możemy uruchomić automatyczne rozmieszczanie
elementów lub poukładać wszystkie podzespoły ręcznie.
Kolejną czynnością jest automatyczne, lub ręczne zaprojektowanie
mozaiki ścieżek. Po wykonaniu tej
czynności płytka jest już gotowa, pokazano
ją na rys. 23. Możliwe jest teraz
przeprowadzanie różnego rodzaju testów
sygnałowych, analiz czy też sporządzanie
raportów. Ta część pracy to już jednak
zupełnie inny temat, który pozostawiam do
samodzielnego opanowania czytelnikowi.
Rys. 23 Ostateczny wyglÄ…d
projektowanej płytki
Dostarczone z programem biblioteki
elementów zawierają wiele popularnych układów. Jednak w przypadku
pewnych niestandardowych elementów takich jak np. przekaz
niki, przełączniki
czy układy scalone będące nowością na rynku, należy stworzyć własną
bibliotekę. Jak wiadomo do pełnego opisu elementu niezbędne są dwie
niezależne biblioteki. Jedna z nich zawiera graficzne przedstawienie
podzespołu na schemacie ideowym (Sch). natomiast druga jego obraz fizyczny
(Footprint) umieszczony w bibliotece typu PCB. Moduły przeznaczone do
28
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
tworzenia takich bibliotek są bardzo proste w obsłudze a jednocześnie bardzo
użyteczne.
Biblioteki podobnie jak inne dokumenty nie stanowią osobnych plików,
lecz przechowywane są w zbiorach z rozszerzeniem .ddb. Możliwe jest zatem
zapisanie wielu bibliotek w jednym pliku .
4. BIBLIOTEKI
4.1. BIBLIOTEKA SCH
Po stworzeniu nowego zbioru .ddb, wybieramy opcjÄ™ Menu/File/New.. a
następnie ikonę Schematic Library Document. Automatycznie uruchomiony
zostanie moduł odpowiedzialny za tworzenie
bibliotek, którego okienko widoczne jest na
rys. 24. Organizacja ekranu jest analogiczna,
jak w pozostałych modułach. Po prawej
stronie znajduje siÄ™ okienko elementu, po
lewej ikony oraz okna służące do edycji
biblioteki. Dodatkowym obiektem, jest okno
narzędzi widoczne na rys. 25.
Rys. 24 Okno edycji elementów biblioteki
Sch
Każda biblioteka składa się ze zbioru graficznych reprezentacji elementów na
schemacie ideowym. Każdy element może być
złożony z jednej (np. rezystor), lub wielu części (np.
reprezentacja pojedynczych bramek układu 7400).
Sposób jego reprezentacji zależy od projektanta
Rys. 25 Okno narzędzi
biblioteki.
Każda część (Part) elementu może posiadać jednocześnie trzy różne
reprezentacje graficzne: Normal. De-Morgan oraz IEEE. Zwykle korzystamy
jedynie z postaci Normal, która musi zostać zdefiniowana obowiązkowo .Pozostałe
29
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
dwie reprezentacje elementu są opcjonalne. Do zarządzania biblioteką służy
widoczne na rys. 24 okienko edycji biblioteki. W jego górnej części znajduje się
pole opisane jako Mask, które znamy już z modułu Schematic. Poniżej widzimy
listę wszystkich elementów w bibliotece oraz przyciski służące do jej przeglądania
( <" ,  >"), ( «" .  "). Klawisz Find pozwala na wywoÅ‚anie znanej już funkcji
odszukiwania interesującego nas elementu według zadanego klucza. Przycisk
Place pozwala natomiast na umieszczenie bieżącego elementu w aktywnym
okienku edycji schematu (jeśli takowe istnieje).
Kolejnym elementem jest pole dialogowe Part. dzięki któremu możemy
poruszać się pomiędzy różnymi częściami tego samego elementu. Przykładowo
układ 7400 składa się z czterech bramek NAND. z których każda posiada różne
numery końcówek.
Następnym elementem okna edycji biblioteki jest okienko grupy (Group).
Jego obecność wynika z faktu, że wiele różnych elementów (np. różne
wzmacniacze operacyjne) może posiadać tą samą reprezentację graficzną oraz
opis (Description). Aby uniknąć konieczności ponownego tworzenia elementu, do
jednego symbolu (reprezentacji graficznej) przyporzÄ…dkowuje siÄ™ wiele nazw
elementów. Przykładem mogą być np. układy 7400, 74LSOO, 74HCTOO itd. Do
przyporządkowania kolejnej nazwy danemu symbolowi służy przycisk Add.
natomiast do usunięcia przycisk Del. Należy zwrócić uwagę. iż skasowanie
ostatniego elementu z danej grupy spowoduje także skasowanie stworzonej
reprezentacji graficznej.
Jakiekolwiek zmiany w wyglądzie elementu, czy jego opisie będą odnosiły się
do całej grupy elementów. Jeśli podczas edycji schematu, w bibliotece elementów
zmieniliśmy dane dotyczące użytego elementu, możemy zaktualizować schemat
przy użyciu klawisza Update Schematics. Poniżej znajduje się okienko ze spisem
wszystkich końcówek układu, oraz ich nazwami. Lista ta może być wyświetlana w
postaci posortowanej (Sort by Name). lub w kolejności umieszczania końcówek w
przypadku, gdy opcja ta nie została zaznaczona.
30
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
Każdy element może posiadać pewne ukryte końcówki (Hidden Pins). Czyli
takie, które normalnie nie będą widoczne na ekranie. Zwykle odnosi się to do
układów cyfrowych, w których końcówki zasilające oznaczane są jako VCC oraz
GND. Domyślnie na schemacie stanowią osobną warstwę połączeń i nie są
wyświetlane. Rozwiązanie takie polepsza czytelność schematu. Jego zastosowanie
oczywiście nie jest ograniczone jedynie do układów cyfrowych i może być użyte
wszędzie tam. gdzie projektant biblioteki elementów uzna to za stosowne.
Ostatnim obiektem okienka edycji biblioteki jest pole wyboru trybu
wyświetlania elementu. W niniejszym opisie zajmiemy się jedynie trybem Normal.
W celu stworzenia graficznej reprezentacji elementu możemy użyć menu -
Menu/Place, lub okienka narzędzi widocznego na rys. 25. Posiada ono większość
opcji znanych z okna Drawing Tools modułu Schematic oraz kilka dodatkowych.
SÄ… to:
Create Component (symbol układu scalonego) - nowy element;
Add Component Part (symbol bramki AND) - nowa część tego samego
elementu;
Place Pin (symbol końcówki układu) - dodanie nowej końcówki.
Do poprawnego zdefiniowania elementu niezbędne są jedynie końcówki (Pins)
z odpowiednimi numerami i ewentualnie nazwami. Pozostałe linie, elipsy itd. nie są
niezbędne, tworzą jedynie symbol elementu. W celu zarządzania biblioteką
niezbędne jest menu Menu/Tools. Realizuje ono część funkcji znanych z okienka
edycji biblioteki oraz kilka dodatkowych:
New Component - dodanie nowego elementu do biblioteki.
Remove Component - kasowanie elementu.
Rename Component - zmiana nazwy elementu.
Remove Component Name  kasowanie nazwy elementu (analogicznie
jak Del w oknie edycji biblioteki).
Add Component Name - dodawanie nazwy elemrntu (analogicznie jak
Add w oknie edycji biblioteki)
31
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
Copy Component / Move Component - przemieszczanie elementów
pomiędzy różnymi bibliotekami.
New Part / Remove Part  dodawanie / usuwanie nowej części tego
samego układu.
Pozostałe opcje tego menu są odzwierciedleniem odpowiednich klawiszy
okienka edycji biblioteki (rys. 24). Wywołując opcję Menu/Tools/Description...
wywołamy okienko edycji pewnych charakterystycznych dla danego elementu
informacji. Są to między innymi:
Default Designator - domyślne oznaczenie elementu. Zwykle są to
wartości R?,C?,U? itd.;
Footprint - symbol fizycznej reprezentacji elementu (patrz opis biblioteki
PCB);
Description - słowny opis elementu. Dowolny ciąg max. 255 znaków.
Ostatnim i jednocześnie bardzo ważnym obiektem jest okienko edycji
parametrów końcówek (Pins). Możemy je wywołać klikając podwójnie na symbolu
danej końcówki. Jego najważniejsze pola. to:
Name - nazwa końcówki. Końcówki o nazwach VCC,GND będą na
schemacie automatycznie ze sobą łączone, chyba, że projektant wykona inne
połączenia;
Number - numer końcówki;
Dot Symbol - nadaje symbol negacji do końcówki (tak jak w bramce
NAND);
C/k Symbol - dodaje symbol wejścia taktującego (tak jak w
przerzutnikach);
Electrical Type - typ końcówki układu. Pole to używane jest tylko podczas
automatycznego sprawdzania .poprawności schematu w module Schematic
(Electrical Rule Check);
Hidden - znacznik, czy końcówka będzie wyświetlana (patrz opis);
Show Name/Number - znacznik, czy będzie wyświetlana nazwa/numer
końcówki;
32
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
Pin Length - długość końcówki (domyślnie 30).
Przedstawiłem wszystkie niezbędne informacje potrzebne do samodzielnego
stworzenia biblioteki elementów. Menu programu jest oczywiście nieco bardziej
rozbudowane, lecz jego dodatkowe funkcje nie wnoszą wielu istotnych nowości. lub
ich zastosowanie jest ogólnie znane.
4.2. BIBLIOTEKA PCB
Naturalnym uzupełnieniem biblioteki typu Sch jest biblioteka PCB (rys. 26).
Zawiera ona zbiór elementów typu Footprint, czyli graficzną reprezentację
rzeczywistych wymiarów elementów
(zastosowanych obudów). Ponieważ
wiele różnych elementów posiada takie
same obudowy. elementów tej biblioteki
nie nazywa siÄ™ 7400, ICL232 itp.. lecz
stosuje się nazwy odpowiednich obudów
(DIP14, SIP12 itd.). Każdemu
elementowi biblioteki Sch mogą zostać
przyporzÄ…dkowane maksymalnie cztery
Rys. 26 Okno edycji elementów biblioteki PCB
różne nazwy obudów (Footprint).
Rozwiązanie takie jest konieczne. ponieważ dany element może być produkowany
w różnych obudowach, standardowej, do montażu SN\D itp. Ekran zorganizowany
jest podobnie jak w module Sch Library. W oknie edycji biblioteki brak jest okienka
grupy, ponieważ nie stosuje się takiej organizacji danych. Zawiera ono typowe
przyciski znane z poprzedniego modułu, dlatego też nie będę ich opisywał.
Pewną nowością jest natomiast przycisk Jump , służący do przemieszczenia
widoku w okienku elementu, do pola lutowniczego (Pad) wybranego z listy
znajdującej się nad przyciskiem. Przycisk Edit Pad pozwala na wywołanie okienka
edycji parametrów pola lutowniczego (wybranego z listy). W dole okienka znajduje
się rozwijalne menu pozwalające na wybór aktywnej warstwy płytki drukowanej (opis
warstw zamieszczony został w części dotyczącej modułu PCB).
33
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
Rozkazy dotyczące dodawania, usuwania, przeglądania elementów biblioteki
(Component Footprints) znajdują się w menu Menu/Tools. Natomiast narzędzia
tworzenia obiektów ekranowych w menu Menu/Place. Wszystkie te funkcje
spełniają analogiczne funkcje, jak w module Sch Library. Jeśli nowy Footprint
tworzymy ręcznie, pomocnym okaże się okienko widoczne na rys. 27, zawierające
nie zbędne narzędzia, czyli:
Place Pad - pole lutownicze;
Place Via - przelotka;
Place Track - ścieżka;
Rys. 27 Okno narzędzi
biblioteki PCB
Place Arc - okrÄ…g;
Place Fill - prostokÄ…t;
Tworzenie nowego elementu biblioteki polega na:
" Umieszczeniu pól lutowniczych (tak aby ich rozmieszczenie odpowiadało
rzeczywistemu elementowi) oraz ustawienie ich wymiarów.
" Narysowaniu obrysu elementu, ograniczajÄ…cego jego rzeczywiste
wymiary. Wykonujemy to narzędziem Place Track, warstwa TOver
Layer.
" Odpowiednio numerujemy pola lutownicze.
Niektóre typowe elementy, takie
jak obudowy typu DIP. rezystory,
kondensatory mogą zostać stworzone
automatycznie przy użyciu kreatora,
który wywołujemy Menu/Tools/New
Component.
Przy pomocy kolejnych okienek
Rys. 28 Automatyczne tworzenie elementów
kreator przeprowadzi nas przez cały ten
proces. Jedno z okien kreatora widoczne jest na rys. 28. Przed przystÄ…pieniem do
tworzenia własnych bibliotek pomocne może okazać się przeanalizowanie takowych
zbiorów dostarczonych razem z programem.
34
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
5. MODUA
SIMULATE
Po zmaganiach z rysowaniem schematów oraz projektowaniem płytek przyszła
kolej na moduł symulacji. Zachęcam do dokładnego zapoznania się z nim zarówno
doświadczonych elektroników, jak i tych zupełnie początkujących. Dla pierwszej
grupy osób będzie on doskonałym narzędziem pozwalającym na sprawdzenie
poprawności pracy bardziej skomplikowanych układów i wykrycie błędów jeszcze
podczas tworzenia schematu ideowego. Możliwość obserwacji przebiegów w
dowolnym miejscu układu pomoże początkującym elektronikom w zrozumieniu
zasady działania zupełnie podstawowych układów.
5.1. ROZPOCZ
CIE PRACY Z SYMULATOREM
Pierwszą czynnością potrzebną do wykonania symulacji jest stworzenie
gotowego schematu w module Schematic Editor. Jednak aby symulacja była
możliwa do przeprowadzenia, moduł Circut Simulation potrzebuje pewnych
dodatkowych informacji o każdym elemencie w zaprojektowanym obwodzie. Są to
między innymi symbol elementu i nazwa biblioteki definiującej jego parametry
elektryczne. Informacje te przechowywane są w specjalnych bibliotekach symbolów
elementów. Możliwe do zasymulowania elementy znajdują się w bibliotece
..\Library\Sch\Sim.ddb. Każdy z symboli elementów zawartych w tej bibliotece
zawiera nazwę modelu symulacyjnego opisującego sposób jego działania. Możliwe
sÄ… do przeprowadzenia symulacje analogowe, cyfrowe lub analogowo-cyfrowe.
Jeśli stworzyliśmy układ złożony z elementów biblioteki Sim.ddb to do
przeprowadzenia symulacji pozostają nam już tylko trzy proste kroki:
o Dołączamy do układu odpowiednie z
ródła sygnałów (np. sinusoidalne);
o Określamy punkty obwodu w których chcemy obserwować przebiegi;
o Konfigurujemy symulator
Przed rozpoczęciem symulacji bardzo ważną rzeczą jest opisanie każdego
35
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
elementu niepowtarzalną nazwą (Designator). Zwykle dla układów scalonych
stosuje się nazwy U1, U2... , dla rezystorów R1. R2... itd. Nie wykonanie tej
czynności spowoduje, że kilka elementów będzie posiadało taką samą nazwę, co
doprowadzi do powstawania błędów podczas symulacji. Automatyczne
numerowanie elementów możemy wykonać dzięki opcji Menu/Tools/Annotate...
Podczas definiowania wartości różnych elementów spotkamy się z
koniecznością wpisywania liczb bardzo dużych lub bardzo małych. Możemy
wykonać to na kilka sposobów. Przykładowo zapisy:
1000, 1000.0, 1000Hz, 1e3, 1.0e3 , 1KHz i 1K reprezentujÄ… tÄ… samÄ… liczbÄ™
równą 1000.
Należy pamiętać aby zapisywać je jednym ciągiem znaków, nie wstawiając
pomiędzy litery i cyfry znaków spacji. Wszystkie możliwe do zastosowania litery
i odpowiadające im mnożniki zestawiono w Tabeli 1.
Tabela 1 Podstawowe przedrostki
Zdefiniowane z
ródła sygnałów znajdują się także w bibliotece Sim.ddb w
zbiorze Symulation Symbols.lib. Natomiast najprostsze z nich takie jak z
ródła
napięć stałych, sinusoidalnych i prostokątnych możemy znalez
ć w
Menu/Simulate/Sources. Posiadają one zdefiniowane wszystkie parametry (należy
tylko wypełnić pole Designator i doskonale nadają się do przeprowadzenia
pierwszych prób z symulatorem.
W celu zaprezentowania możliwości modułu symulacji wybrałem jeden z
gotowych układów przykładowych o nazwie Analog Amplifier i znajdujący się w
36
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
katalogu ..\Examples\Circuit Simulation\ Jest to prosty wzmacniacz m.cz.
zbudowany w oparciu o kość µA741. Takie rozwiÄ…zanie ustrzeże czytelnika od
popełniania błędu podczas rysowania schematu i pozwoli skupić się na samej
symulacji. Schemat ideowy
omawianego wzmacniacza
widoczny jest na rys. 29.
Posiadają już w pełni gotowy
schemat ideowy i możemy przejść
do zdefiniowania warunków
symulacji układu. Wywołując
Menu/Simulate/Setup...
Rys. 29 Schemat ideowy symulowanego układu
otworzymy okienko (rys. 30)
pozwalające na ustawienie wszystkich parametrów pracy symulatora. W górnej
części okna znajdują się zakładki, których wywołanie pozwala nam na konfiguracje
wybranych sposobów symulacji.
Symulacje, które mają zostać wykonane
zaznaczamy w sekcji Select Anałyses to
Run. Lista wyboru Collect Data For
określa jakiego typu dane powinny zostać
obliczone podczas symulacji i zapisane
do pliku wynikowego. Należy wybrać
odpowiedniÄ… z nich. Pierwsze cztery
pozwalajÄ… na obliczanie danych dla
Rys. 30 Okienko definiowania parametrów
symulacji
wszystkich wartości danego typu (prądy,
napięcia itp.).
Ostatnia opcja Active Signals spowoduje. iż obliczenia będą wykonywane
jedynie dla sygnałów znajdujących się na liście w okienku Active Signals.
Rozwiązanie takie posiada zarówno wady jak i zalety. Wadą jest konieczność
ponownego przeprowadzenia symulacji w przypadku konieczności obejrzenia
dodatkowych sygnałów. Niewątpliwą zaletą natomiast szybkość wykonywania
obliczeń oraz niewielki rozmiar pliku wynikowego. Aktywne sygnały Active Signals
wybieramy z listy wszystkich sygnałów Available Signals. Służą do tego widoczne
37
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
pomiędzy oba oknami przyciski pozwalające na przemieszczanie z okna do okna
pojedynczego sygnaÅ‚u ( <" ,  >") lub wszystkich zaznaczonych ( «" ,  ").
Lista wyboru Sheets to Netlist pozwala na wybranie zakresu prowadzonej
symulacji (cały projekt, pojedynczy schemat ...). Ostatnim elementem okienka jest
grupa SimViewSetup. Pozwalają one na zapamiętanie ostatniego ustawienia
parametrów symulatora, oraz wyświetlanie jedynie przebiegów znajdujących się w
oknie Active Signals.
5.2. SYMULACJA UKA
ADU
Program pozwala na wykonanie kilku różnych symulacji układu. Postaram się
teraz opisać każdą z nich. Przedstawię zatem sposoby konfiguracji oraz
przykładowe przebiegi otrzymane w wyniku wykonania symulacji układu widocznego
na rys. 29.
5.2.1. OPERATING POINT ANALYSIS
Najprostszą analizą układu jest Operating Point Anałysis. Tego typu
symulacja wykonywana jest zawsze przed symulacjami Transient lub AC
Small Signal i jest niezbędna do zbadania warunków początkowych pracy
układu oraz ustalenia niektórych automatycznie definiowanych parametrów
symulacji.
5.2.2. TRANSIENT ANALYSIS
Pierwszą użyteczną analizą jest Transient Anałysis, czyli symulacja
przejściowa układu. Generuje ona przebiegi jakie zwykle możemy otrzymać na
ekranie oscyloskopu, czyli odpowiedz prądową lub napięciową układu w
funkcji czasu, która jest wynikiem pobudzenia sygnałem wejściowym. Analiza
tego typu zawsze rozpoczyna się od czasu równego zero.
38
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
W przedziale czasu pomiędzy zerem a wartością pola Start Time
(rys. 31) symulacja także jest wykonywana, lecz jej wyniki nie są
zapamiętywane. Jest to niezbędne do określenia w jakim stanie znajdował się
układ w momencie rozpoczęcia
obserwacji (Start Time). W
przedziale czasowym pomiędzy
Start Time i Stop Time
wykonywane są obliczenia, które
następnie możemy oglądnąć w
postaci wykresu.
Rys. 31 Parametry symulacji Transient
Parametr Step Time określa
co jaki interwał czasowy powinny być wykonywane obliczenia. Im jest on
mniejszy, tym symulacja jest dokładniejsza, lecz wymaga więcej czasu i
pamięci. Jednak nie jest to zmienna statyczna. Symulator automatycznie ją
zmienia w razie konieczności (np. gdy występują szybko narastające lub
opadające zbocza sygnału analiza układu wykonywana jest częściej).
Wartość parametru Maximum Step określa jaki może być maksymalny
interwał czasu, który program może ustalić automatycznie. Typowo Czasy
Step Time i Maximum Step sÄ… takie same.
Program może automatycznie ustawić te czasy korzystając z
parametrów wpisanych w
sekcji Default Parameters.
Definiujemy tam ilość cykli
obserwowanego sygnału,
które chcemy oglądnąć
(Cycles Displayed) oraz
ilość wykonywanych
Rys. 32 Wyniki symulacji Transient
obliczeń w ciągu jednego
cyklu.
39
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
Pole Use Initial Conditions pozwala na rozpoczęcie symulacji z innymi
parametrami początkowymi elementów, niż są domyślnie przyjęte
(np. domyślnie na początku symulacji wszystkie kondensatory są
rozładowane). W naszym przypadku nie korzystamy z tej opcji. Symulację
widoczną na rys. 32 przeprowadzono dla wartości domyślnych, i widoczne są
na nim przebiegi napięcia na wejściu i wyjściu układu.
5.2.3. AC SMALL SIGNAL
Kolejnym bardzo często wykorzystywanym typem symulacji jest AC
Small Signal. Analiza tego typu generuje odpowiedz częstotliwościową
układu. Symulacja wykonywana jest dla małej amplitudy sygnału wejściowego,
a jej wynikiem jest amplituda sygnału wyjściowego w funkcji czasu. Możemy
dzięki niej określać pasmo przenoszenia układu. W celu przeprowadzenia
symulacji tego typu, do wejścia układu musi zostać przyłączone co najmniej
jedno z
ródło przebiegu zmiennego. Analizowany przykład spełnia ten wymóg
(z
ródło napięciowe Vin).
Amplituda przebiegu podawana
jest w ustawieniach z
ródła jako
parametr AC Part Field. Ustawienie
wartości 1 pozwoli na obserwację
wzmocnienia w odniesieniu do
poziomu 0 dB. y
ródło to na czas
symulacji zastępowane jest poprzez
generator przebiegu sinusoidalnego o
Rys. 33 Parametry symulacji AC Small
Signal
częstotliwości zmieniającej się od Start
Frequency do Stop Frequency z krokiem określonym przez parametry Test
Points oraz Sweep Type.
Parametry wykonania symulacji ustawiamy w zakładce AC Smali Signal
okienka Anałyses Setup. Widoczne jest ono na rys. 33. Opcje Sweep Type
definiują ilość punktów testowych w następujący sposób:
40
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
Linear - Wartość Test Points określa całkowitą ilość punktów testowych
dla całej symulacji;
Decade - Wartość Test Points określa ilość punktów testowych na
każdą dekadę zmienności częstotliwości sygnału wejściowego;
Octave - Wartość Test Points określa ilość punktów testowych na każdą
oktawę zmienności częstotliwości sygnału wejściowego.
Ilość rzeczywiście obliczanych punktów podczas całej symulacji
wyświetlana jest jako wartość zmiennej Total Test Points.
Wynik przykładowej symulacji tego typu przedstawia rys. 34.
Przedstawiony wykres celowo
odbiega od przyjętej normy dla
tego typu charakterystyk.
Mianowicie skala
częstotliwości jest liniowa
zamiast logarytmiczna,
natomiast wzmocnienie
sygnału nie zostało
przedstawione w dB. Jest
Rys. 34 Wynik symulacji AC Small Signal
to bowiem domyślny sposób
rysowania wykresów. Sposób zmiany tych ustawień zostanie opisany podczas
prezentacji obsługi okienka prezentacji wyników symulacji.
5.2.4. DC SWEEP
Symulacja DC Sweep wykonuje całą serię symulacji typu Operating
Point, za każdym razem modyfikując napięcia w zadanych z
ródłach.
Pozwala to na uzyskanie charakterystyki przejściowej układu dla prądu
stałego. Jak wynika z rys. 35 możliwa jest symulacja dla dwóch napięć
wejściowych. Zdefiniowanie pierwszego z nich jest konieczne, natomiast
drugiego opcjonalne. W liście wyboru znajdują się nazwy wszystkich
dostępnych w układzie z
ródeł (Source Name).
41
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
Parametry Start Value oraz Stop Value określają początkowe i końcowe
wartości dla wybranego z
ródła, natomiast pole Step Value definiuje wielkość
kroku zmiany wartości z
ródła.
Widoczny na rys. 36 wynik
symulacji poprowadzony został
przy zmiennych wartościach
napięć Vin (napięcie wejściowe)
oraz V1 (dodatnie napięcie
zasilające). Napięcie Vin
zmieniało się od -2 V do 2 V z
Rys. 35 Parametry symulacji DC Sweep
krokiem 20 mV, natomiast V1
od 10 V do 15 V z krokiem 1 V. Dzięki temu otrzymaliśmy sześć
charakterystyk. Na osi X widoczny jest zakres zmienności wartości napięcia
Vin.
Natomiast na osi Y zakres zmienności napięcia wyjściowego.
Z otrzymanej charakterystyki
wynika, że wzmocnienie dla
napięcia stałego wynosi 10
(dla V1 = +12 V). Dla
zakresu napięć ujemnych
sygnału wejściowego
otrzymujemy dodatni sygnał
na wyjściu (wzmacniacz
odwraca fazę sygnału).
Rys. 36 Wynik symulacji DC Sweep
Natomiast maksymalna dodatnia wartość napięcia na wyjściu układu zależy
od wartości napięcia zasilającego V1.
42
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
5.2.5. MONTE CARLO
Analiza Monte Carlo wykonuje kilka niezależnych symulacji układu, przy
czym dla każdej z nich stosuje losowo wybrane (w zakresie określonej
tolerancji) wartości elementów. Analiza tego typu nie może być wykonana
samodzielnie, lecz tylko w kooperacji z symulacjami typu AC, DC lub
Transient. Taka symulacja zapisuje dane jedynie dla sygnałów określonych w
liście Active Signals okienka
Setup Analyses.
Wykorzystujemy jÄ… w celu
określenia wpływu wartości
tolerancji rzeczywistych
elementów na warunki pracy
układu. Pozwoli na określenie
które z elementów powinny
charakteryzować się małą
Rys. 37 Parametry symulacji Monte Carlo
wartością tolerancji, a które
nawet znaczne odstępstwo od wartości nominalnej wprowadza jedynie
niewielką zmianę w pracy układu.
Dzięki temu będzie możliwe zastosowanie lepszych, a więc droższych
elementów jedynie w pewnych newralgicznych punktach układu. Okienko
odpowiedzialne za konfiguracje symulacji przedstawia rys. 37. Pole
Simulation Runs określa ile jednostkowych symulacji powinno zostać
przeprowadzonych. Parametr Simulation Seed jest pewnÄ… liczbÄ…
wykorzystywaną w procesie generacji liczb losowych. Domyślnie ustawiona
jest na -1.
W przypadku . kiedy chcemy wygenerować inną serię zmiennych
losowych należy zmodyfikować tą wartość. W większości przypadków nie jest
to konieczne. Grupa opcji Default Distribution pozwala na wybranie rozkładu
według którego losowane będą wartości elementów:
43
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
Uniform distribution - jest to rozkład w którym wylosowanie
jakiejkolwiek liczby z zadanego przedziału jest tak samo
prawdopodobne. Przykładowo dla rezystora o wartości 1 kQ i tolerancji
10% jednakowo prawdopodobne będzie wylosowanie dowolnej wartości
z zakresu 900 O do 11000.
Caussian distribution - ten typ rozkładu generuje zmienne losowe,
których prawdopodobieństwo wystąpienia jest większe w pobliżu
wartości nominalnej. W naszym przypadku wystąpienie wartości bliskiej
1000 Q będzie bardzo duże, natomiast wartości 900 Q lub 1100 Q
znikome.
Worst Case distribution - jest to rozkład podobny do rozkładu uniform,
z tą różnicą, że pod uwagę brane są tylko wartości krytyczne. Dla
rezystora 1 k&! ą 10% będą to więc 900 &! oraz 1100 &!. Dla każdej
wykonywanej symulacji będzie jednakowo prawdopodobne wylosowanie
wartości 900 lub 1100.
Możemy określić wartości domyślnych tolerancji dla sześciu grup
elementów: rezystorów, kondensatorów, induktorów, z
ródeł napięcia stałego,
wartości beta tranzystorów
oraz czasu propagacji
elementów cyfrowych. Każdą
z nich wpisujemy w grupie
Monte Carlo Default
Tolerances. Wartość
każdego elementu jest
niezależnie losowana (w
zakresie tolerancji) dla
każdego elementu.
Rys. 38 Wynik symulacji Monte Carlo
Przykładowo jeśli w układzie
znajdują się dwa rezystory o wartości nominalnej 1000 &!, to podczas
symulacji ich wartość może zostać losowo określona np. na 953 &! dla jednego
z nich i 1022 &! dla drugiego.
W przypadku kiedy chcemy użyć specjalnych wartości tolerancji dla
wybranego przez nas elementu powinniśmy skorzystać z przycisku Add...
znajdujÄ…cego siÄ™ w grupie Specific Device Tolerances. W takim przypadku
44
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
dla wybranych elementów losowanie wartości będzie przeprowadzane z ich
specyficznymi parametrami, takimi jak tolerancja i stosowany rozkład.
W analizowanym przykładzie 10% tolerancja nie wpływa w bardzo duży
sposób na jego warunki pracy. Dlatego też dla dobrego uwidocznienia wpływu
tolerancji elementów wprowadzono jej duże wartości. Widoczna na rys. 38
symulacja Monte Carlo przeprowadzona została we współpracy z symulacją
typu Transient.
5.2.6. PARAMETER SWEEP
Analiza typu Parameter Sweep przeznaczona jest do obserwacji
wpływu, jaki wywarłaby zmiana parametrów zadanego elementu (lub dwóch
elementów) na pracę układu. Nie jest
to samodzielna symulacja i musi być
wykonywana wraz z innÄ… (np.
Transient lub AC Smali Signal), w
zależności od tego jaką rodzinę
charakterystyk pragniemy uzyskać.
Okienko definiujÄ…ce parametry
widoczne jest na rys. 39.
Rys. 39 Parametry symulacji Parameter
Możliwe do definiowania parametry są niemal identyczne jak miało to
miejsce podczas symulacji DC Sweep. Okienko podzielone jest na dwie
sekcje. Wypełnienie pierwszej z nich, oznaczonej jako Parameter Primary
Sweep jest obowiÄ…zkowe, natomiast drugiej (Secondary) - opcjonalne. Obie
posiadają identyczne pola parametrów. W pierwszej kolejności należy wybrać
odpowiedni element z pola Parameter. W naszym przypadku będzie to
rezystor RF. znajdujący się w obwodzie sprzężenia zwrotnego wzmacniacza.
Jego wartość będzie więc miała zasadnicze znaczenie podczas symulacji,
ponieważ ma wpływ na współczynnik wzmocnienia układu. W zależności od
analizowanego układu możliwe jest wybranie różnych innych elementów i ich
parametrów.
45
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
Przykładowo:
Q3 [bf] - współczynnik ² Dla tranzystora Q3;
R3 [r] - rezystancja potencjometru R3;
option [temp] - temperatura pracy układu;
U5 [tp_val] - czas propagacji układu cyfrowego U5.
Parametry oznaczone jako Start Value, Stop Value i Step Value
oznaczają odpowiednio początkową, końcową wartość parametru elementu,
oraz krok zmiany tej wartości. Od wielkości kroku zależna będzie liczba
wykreślonych charakterystyk.
Znacznik Relative Values określa
sposób interpretacji wartości
parametru elementu. Domyślnie
traktowane są jako wartości
bezwzględne, natomiast w
przypadku zaznaczenia
omawianego pola będą dodawane
Rys. 40 Wynik symulacji Parameter Sweep
do wartości zdefiniowanej w okienku
parametrów (Part/Attributes) danego elementu.
W naszym przypadku, kiedy ustawione są wartości odpowiednio
50k/150k/50k kolejne symulacje będą wykonywane dla wartości rezystancji
50k, 100k oraz 150k. Ponieważ zdefiniowana nominalna wartości rezystora
wynosi 100k identyczny efekt uzyskamy dla wartości -50k/+50k/50k przy
ustawionym znaczniku Relative Values Otrzymane wyniki widoczne sÄ… na
rys. 40. Wykonano symulacjÄ™ typu Transient + Parameter Sweep.
Przedstawiono jedynie przebiegi wyjściowe.
46
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
5.2.7. TEMPERATURE SWEEP
Bardzo podobnÄ… symulacjÄ… jest analiza typu Temperature Sweep. Tak
samo jak poprzednia wykonywana jest jedynie jako dodatkowe zadanie dla
symulacji AC, DC lub Transient i pozwala ustalić wpływ zmian temperatury na
pracę układu. Posiada trzy parametry określające temperaturę początkową,
końcową oraz skok zmiany.
5.2.8. TRANSFER FUNCTION ANALYSIS
Transfer Function Analysis jako jedna z niewielu, nie generuje
wykresów. Wynikiem jej przeprowadzenia są wartości rezystancji wejściowej,
wyjściowej oraz wzmocnienie układu dla prądu stałego. Wymaga
zdefiniowania jedynie z
ródła sygnału (Source Name) oraz punktu odniesienia
(Reference Mode).
Zwykle punktem odniesienia jest 0. Możemy oczywiście zmienić to
ustawienie np. na Vcc. W naszym przypadku, w wyniku symulacji otrzymamy
miedzy innymi następujące wartości:
TF_V(OUTPUT)/VIN -9.9999 - wzmocnienie napięciowe układu. Znak
minus przed wartością sygnalizuje nam, że wzmacniacz odwraca fazę
sygnaÅ‚u wejÅ›ciowego o 180°;
IN(OUTPUT)_VIN 10.0k  rezystancja wejściowa dla z
ródła Vin;
OUT_V(OUTPUT) 15,38 m  rezystancja wyjściowa układu;
5.2.9. NOISE ANALYSIS
Jedną z ostatnich symulacji jest Noise Analysis. Pozwala ona ocenić
wpływ szumów generowanych przez rezystory oraz półprzewodniki na pracę
układu. Kondensatory, induktory oraz z
ródła sygnałów są traktowane jako
bezszumowe.
47
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
5.2.10. FOURIER ANALYSIES
Podczas omawiania symulacji typu Transient pominÄ…Å‚em jednÄ…
podgrupę parametrów widoczną w okienku konfiguracyjnym. Zatytułowana
Fourier Analysis umożliwia nam otrzymanie wykresu widma sygnału w
dziedzinie częstotliwości. Nie jest to samodzielna symulacja i zawsze należy
wykonywać ją wraz z symulacją Transient. Do analizy pobierana jest próbka
sygnału o czasie trwania równym okresowi sygnału wejściowego.
W naszym przypadku częstotliwość sygnału wejściowego wynosi 10 kHz,
zatem analizie poddana zostanie próbka z ostatniego pełnego okresu sygnału
wejÅ›ciowego o czasie trwania 100 µs. W okienku konfiguracyjnym podajemy
częstotliwość sygnału, oraz
ilość harmonicznych, które
powinny zostać
zanalizowane. W naszym
układzie sygnałem
wejściowym jest sinusoida.
Wykres widmowy sygnału
będzie więc jednym prążkiem
dla częstotliwości 10
Rys. 41 Wynik symulacji Fourier
kHz. Aby lepiej uwidocznić
możliwe do otrzymania wyniki, z
ródło sinusoidalnego sygnału wejściowego,
zamieniłem na z
ródło sygnału prostokątnego. Otrzymane wyniki widoczne są
na rys. 41.
Jednak taki wykres nie przekazuje nam wszystkich informacji
otrzymanych z analizy Fouriera. Widoczna jest jedynie amplituda sygnału dla
poszczególnych harmonicznych. Pełny opis amplitudowo-fazowy zapisywany
jest jako tekst w pliku z rozszerzeniem .sim.
48
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
5.3. PRACA Z OKNEM WYKRESÓW
Graficzny układ otrzymanych wykresów może różnić się nieco od tych
przedstawionych w niniejszym opisie. W celu lepszej i bardziej czytelnej
reprezentacji otrzymanych wyników, sygnały wejściowe oraz wyjściowe
przedstawiałem na jednym wykresie. Natomiast podczas symulacji domyślnie
wyświetlane są oddzielnie. Była to jednak jedyna wykonana przeze mnie zmiana.
Aby jednocześnie nie opisywać sposobu wykonywania różnego rodzaju symulacji
oraz sposobu ustawiania parametrów wyświetlania otrzymane wyniki pozostawiałem
w niemal nie zmienionej formie.
W pewnym momencie postępowanie takie doprowadziło nawet do sytuacji, że
częstotliwościowa charakterystyka przenoszenia układu została przedstawiona na
skali liniowej zamiast logarytmicznej. Właśnie tym wykresem posłużę się podczas
opisywania zasad pracy i konfiguracji sposobu reprezentacji wyników symulacji.
Po wykonaniu symulacji AC dla punktów oznaczonych jako input oraz output
domyślnie otrzymujemy dwa niezależne wykresy w postaci takiej, jak przedstawia to
rys. 42. Po prawej stronie ekranu
znajduje siÄ™ okienko z wykresami,
natomiast po lewej okno Project
Manager z aktywną zakładką
Browse Sim Data. Znajduje siÄ™ w
nim kilka elementów.
W okienku opisanym jako
Waveforms widoczne są możliwe
Rys. 42 Domyślny sposób przedstawiania
do wyświetlenia wykresy. Gwiazdka
wyników symulacji
przy nazwie oznacza, że dany
wykres jest aktualnie wyświetlany. Wyświetlenie lub schowanie wykresu następuje
poprzez podświetlenie jego nazwy (pojedyncze kliknięcie) a następnie
przyciśnięcie Show (pokaż) lub Hide (ukryj). Klawisz Color służy do zmiany koloru
wyświetlania danego wykresu. Aby umieścić dwa wykresy w jednym oknie musimy
49
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
wykonać kilka czynności. Po pierwsze ukrywamy jeden z wykresów (Hide),
następnie prawym przyciskiem myszy klikamy na nazwę sygnału w oknie drugiego
wykresu. W okienku Waveforms wybieramy interesujący nas sygnał i przyciskamy
klawisz Show. Po wykonaniu tych czynności oba wykresy znajdują się w jednym
oknie.
Poniżej okienka Waveforms znajduje się sekcja View w której wybieramy, czy
wyświetlany ma być tylko bieżący wykres (Single Cell). czy wszystkie (All Cells).
W pierwszym przypadku wykresy są wyświetlane w wersji pełnoekranowej a
przełączamy się pomiędzy nimi przy pomocy klawiszy znajdujących się w grupie
View. Grupa Scaling odpowiedzialna jest za skalowanie osi wykresu. Pola
X Division oraz Y Division określają wielkość podziałki a Y Offset to położenie
punktu zerowego osi Y na wykresie. Przy zmianie tych wartości należy pamiętać, że
wykonujemy to w sposób sztuczny. Jest to tylko pewne przedstawienie wykresu,
które odbiega od wyników przeprowadzonej symulacji, ponieważ na jednym
wykresie możemy przyjąć różne podziałki dla różnych przebiegów. Graficzna
reprezentacja wyników może być nieco myląca. Jeżeli jednak nie dokonamy
żadnych zmian w tej sekcji, skalowanie będzie jednakowe dla każdego wykresu i
zgodne z przeprowadzonÄ… symulacjÄ….
Ostatnią grupą jest sekcja Measurement Cursors. Kursory służą do
uzyskiwania dokładnych wartości na osi Y, dla zadanej wartości na osi X. Możemy
zdefiniować dwa kursory oznaczone jako A oraz B. Kursor może być nieaktywny
(Off) lub przydzielony do konkretnego wykresu (wybieranego z rozwijalnego menu).
Po skojarzeniu kursora z wykresem możemy przesuwać nim przy pomocy myszki.
Wartości dla osi X i Y wyświetlane są pod
definicją kursora. Dla określenia pasma
przenoszenia analizowanego wzmacniacza
wykorzystano właśnie taki kursor. Ponieważ
maksymalne wzmocnienie wynosi 20 dB,
więc ustawiając kursor w pozycji 17 dB na
osi Y możemy odczytać wartość osi X, która
wynosi około 102 kHz. Jest to więc nasza
Rys. 43 Parametry wyświetlania wykresu
50
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
szukana częstotliwość graniczna. Możliwe jest także uzyskanie informacji o
odległości pomiędzy dwoma kursorami (okienko B-A).
Klikając prawym przyciskiem myszy na wykresie możemy wykonać dodatkowe
czynności. Fit Waveforms dopasuje rozmiary wykresu do wielkości okna.
Document Options wywoła okienko widoczne na rys. 43. Możemy w nim ustawić
kolor podziałek (Grid), pierwszego planu (Foreground) oraz tła (Background).
Przycisk Swap Foreground/Background zamieni kolory pierwszego planu i tła.
Znacznik Bold Waveforms spowoduje, że wszystkie wykresy będą rysowane
grubszą linią, natomiast Show Data Points wyświetli punkty wykresu dla których
były wykonywane obliczenia.
Po kliknięciu na wykresie prawym przyciskiem otworzymy okno widoczne na
rys. 44 i służące do definiowania sposobu skalowania
osi (Scalling...). Oś X może być wyświetlana w skali
liniowej lub logarytmicznej. W przypadku osi Y
możliwości jest więcej:
Rys. 44 Definicje osi wykresu
Real - część rzeczywista wartości
zespolonej;
Imaginary - część urojona wartości zespolonej;
Magnitude - poziom sygnału (np. prądu lub napięcia);
Magnitude in Decibels - analogicznie, lecz w decybelach;
Phase in Degrees - faza sygnału w stopniach;
Phase in Radians - faza sygnału w radianach.
Pierwsze dwie wartości mogą znalez
ć zastosowanie np. podczas symulacji
Fourier. Podobnie jest w przypadku fazy sygnału. W wyniku obliczenia
transformaty Fouriera możemy otrzymać widmo, dla którego poziom sygnału dla
poszczególnych harmonicznych może być taki sam, lecz faza każdej harmonicznej
będzie inna. Ustawienie wyświetlania poziomu sygnału w decybelach będzie
uzasadnione w przypadku analizy pasma przenoszenia układów.
51
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
5.4. y
RÓDA
A SYGNAA
ÓW
Dotychczas opisałem niemalże wszystkie możliwości oferowane przez moduł
symulacji. Jednak do jego pełnego wykorzystania niezbędny jest jeszcze jeden
element, mianowicie umiejętność konfigurowania z
ródeł sygnałów. Wszystkie
znajdujÄ… siÄ™ w bibliotece Sim.ddb w zbiorze Simulation Symbols.lib. W rozdziale
tym przedstawię w postaci stabelaryzowanej najważniejsze z
ródła sygnałów oraz
sposób ich konfiguracji. Dla każdego z
ródła zostanie przedstawiony wykres
generowanego przez nie przebiegu, zgodnie z przykładowymi parametrami
konfiguracji podanymi w tabelach. Graficzna reprezentacja z
ródeł widoczna jest na
rys. 45 oraz rys.46. Wszystkie z
ródła sygnałów można sklasyfikować w czterech
grupach.
PierwszÄ… z nich sÄ… z
ródła
prądu i napięcia stałego,
oznaczone jako VSRC,ISRC oraz
VSRC2. Ich konfiguracja ogranicza
się do wypełnienia pola Part Type,
poprzez podanie odpowiednich
wartości napięcia lub natężenia
prądu. W przypadku, jeśli
przeprowadzali będziemy
Rys. 45 Podstawowe z
ródła sygnałów
symulację typu AC powinniśmy
dodatkowo wypełnić pola AC Magnitude oraz AC Phase.
Do drugiej grupy zaliczyć możemy wszystkie niezależne z
ródła prądu lub
napięcia przemiennego, widoczne na rys. 45. Ich konfiguracja jest już o wiele
bardziej skomplikowana, a znaczenie każdego parametru przedstawiłem w tabelach.
Dla każdego rodzaju z
ródła widoczne są generowanie przez nie przebiegi
napięciowe. Parametry sygnałów zgodne są z przykładowymi dany mi podanymi w
nawiasach (opis w tabelach). W przypadku, jeśli nie podano wartości parametru,
przyjęto iż zastosowano wartość domyślną (z reguły jest to liczba zero).
52
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
KolejnÄ… grupÄ… sÄ… z
ródła sygnałów zależne liniowo (rys. 46). Są to takie z
ródła,
w których wartość sygnału wyjściowego jest liniowo zależna od wartości sygnału
wejściowego. Konfiguracja takich
z
ródeł jak GSRC, ESRC, FSRC
oraz HSRC jest bardzo prosta i
wymaga jedynie odpowiedniego
współczynnika liczbowego w polu
Part Type. Pozostałe związane
są z generowaniem sygnału o
zmiennej częstotliwości i ich
konfiguracja jest nieco bardziej
Rys. 46 Podstawowe z
ródła sterowane
skomplikowana. Wartość pola
Part Type nie ma w tym przypadku znaczenia. Konfiguracja wszystkich z
ródeł jest
podobna. Parametry HIGH oraz LOW oznaczajÄ… odpowiednio minimalnÄ… i
maksymalną wartość napięcia wyjściowego. Pola C1-C4 oraz F1-F4
przyporządkowują odpowiedniej wartość napięcia Cn odpowiednią częstotliwość
sygnału wyjściowego Fn, gdzie n jest numerem parametru. y
ródło SQRVCO
będące generatorem przebiegu prostokątnego posiada znane już parametry RISE
oraz Fall, które określają czas narastania i opadania zbocza.
OstatniÄ… grupÄ™ tworzÄ… dwa z
ródła, BI-SRC oraz BVSRC. Są to z
ródła napięcia
i prądu, którego wartość zależy funkcyjnie od wartości prądu lub napięcia
w dowolnym punkcie układu. Konfiguracja polega na wypełnieniu pola Part Type.
Przykładowo wpisując wyrażenie COS(V(IN)) otrzymamy z
ródło, którego wartość
(prądu lub napięcia) będzie równa kosinusowi wartości napięcia w punkcie
IN(Net Label o nazwie IN). Domyślnie poziom napięcia w punkcie IN jest obliczany
w stosunku do poziomu GND. Można to zmienić, co przedstawia następujący
przykład:
LN(COS(LOG(V(NetLabel1.NetLabel2)^2)))-V(NetLabel2)^V(NetLabel1).
53
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
Stosować można następujące symbole oraz funkcje matematyczne: +, -, *, /, ",
ABS, LN, SORT, LOG, EXP, SIN, ASIN, ASINH, SINH, COS, ACOS, ACOSH,
COSH, TAN, ATAN, ATANH. W przypadku jeśli obliczona wartość funkcji jest
mniejsza od zera, brana pod uwagę jest jej wartość bezwzględna. Błędy symulacji
mogą wystąpić w przypadku dzielenia przez zero oraz w punktach, dla których
wartość funkcji nie jest zdefiniowana.
Tabela 2 y
ródła prądu i napięcia stałego
y
ródła stałego napięcia oraz
VSRC,ISRC,VSRC2
prÄ…du
Nazwa atrybutu/pola Opis
Designator Nazwa elementu (np. Vcc)
Part Type Amplituda prądu lub napięcia (np. 10)
AC Magnitude (V lub A) Wartość dla symulacji typu AC (domyślnie 1 V)
AC Phase (stopnie) Faza sygnału dla symulacji AC
Tabela 3 Sinusoidalne z
ródła prądu lub napięcia
Sinusoidalne przebiegi prÄ…du lub
VSIN,ISIN
napięcia
Nazwa atrybutu/pola Opis
Designator Nazwa elementu (np. Vcc)
DC (V lub A) Poziom napięcia stałego dla analizy operating point
AC (V lub A) Wartość dla symulacji typu AC (domyślnie 1V)
AC Phase (stopnie) Faza sygnału dla symulacji AC
Offset (V lub A) Poziom sygnału stałego
AmplitudÄ™ (V lub A) Amplituda przebiegu zmiennego (np. 100 m)
Frequency (Hz) Częstotliwość przebiegu (np. 1000)
Delay (s) Opóz
nienie rozpoczęcia generacji przebiegu (np. 500 mis)
Damping Factor(1/s) Szybkość opadania amplitudy sygnału (np. 250)
Phase (stopnie) Faza sygnału dla czasu 0 s (np. 0)
54
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
Tabela 4 Periodyczne sygnały impulsowe
YPULSE.IPULSE Periodyczne sygnały impulsowe
Nazwa atrybutu/pola Opis
Designator Nazwa elementu (np. Vcc)
DC (V lub A) Poziom napięcia stałego dla analizy operating point
AC (V lub A) Wartość dla symulacji typu AC (domyślnie 1V)
AC Phase (stopnie) Faza sygnału dla symulacji AC
Initial Value(V lub A) Wartość początkowa (np. 0)
Pulsed (V lub A) Wartość impulsu (np. 5V)
Time Delay (s)
Czas opóz
nienia rozpoczÄ™cia generacji przebiegu (np. 10 µs)
Czas zmiany sygnału od wartość Initial do Pulsed (np.
Rise Time (s)
5 µs)
Czas zmiany sygnału od wartość Pulsed do Initial (np.1
Fall Time (s)
µs)
Pulse Width (s) Czas trwania impulsu (np. 10 µs)
Period (s) Okres przebiegu (np. 30 µs)
Tabela 5 y
ródła o definiowanym kształcie
YPWL.IPWL Przebiegi o definiowanym kształcie
Nazwa atrybutu/pola Opis
Designator Nazwa elementu (np. Vcc)
DC (V lub A) Poziom napięcia stałego dla analizy operating point
AC (V lub A) Wartość dla symulacji typu AC (domyślnie 1V)
AC Phase (stopnie) Faza sygnału dla symulacji AC
Określone czasowe zmiany poziomu sygnału. Tworzone z par
Time-Yoltage (s - V/A)
V/A s...... (np. 0µ 5 5µ5 12µ0 50µ5 100µ5
Opcjonalnie, zdefiniowane w polu Time Voltage dane mogą być
File Name
pobierane z pliku o rozszerzeniu .PWL, z bieżącego katalogu.
55
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
Tabela 6 y
ródła wykładnicze
VEXP.IEXP Przebiegi wykładnicze
Nazwa atrybutu/pola Opis
Designator Nazwa elementu (np. Vcc)
DC (V lub A) Poziom napięcia stałego dla analizy operating point
AC (V lub A) Wartość dla symulacji typu AC (domyślnie 1 V)
AC Phase (stopnie) Faza sygnału dla symulacji AC
lnitialValue(VlubA) Wartość początkowa (np. 0)
Pulse Value (V lub A) Maksymalna wartość sygnału (np. 5 V)
Rise Delay (s) Czas zmiany sygnału od wartość Initial do Pulsed (np. 1 us)
Rise Time (s) Stała ładowania RC (np. 700 ns)
Fali Dclay (s) Czas zmiany sygnału od wartość Pulsed do Initial (np. 2/Fali Time (s) Stała rozładowania RC (np. 300 ns)
Tabela 7 y
ródła sinusoidalne z modulacją częstotliwości.
Przebiegi sinusoidalne z modulacjÄ…
YSFFM.ISFFM
częstotliwości.
Nazwa atrybutu/pola Opis
Designator Nazwa elementu (np. Vcc)
DC (V lub A) Poziom napięcia stałego dla analizy operating point
AC (V lub A) Wartość dla symulacji typu AC (domyślnie 1 V)
AC Phase (stopnie) Faza sygnału dla symulacji AC
Offset (V lub A) Poziom sygnału stałego (np. 0)
Amplitude (V lub A) Amplituda sygnału (np. 100m)
Carrier (Hz) Częstotliwość fali nośnej (np. 100 kHz)
Modulation Głębokość modulacji (np. 5)
Signal (Hz) Częstotliwość sygnału modulującego (np. 10 kHz)
56
I N S T R U K C J A O B S A
U G I P R O G R A M U:
PROTEL 99 SE
Autor: MAREK SMYCZEK
Tabela 8 y
ródła sterowane zależne liniowo i nieliniowo
y
ródła sterowane zależne liniowo
Nazwa z
ródła Opis
GSRC y
ródło prądowe sterowane napięciowo (Part Type - transkonduktancja)
y
ródło napięciowe sterowane napięciowo (Part Type - wzmocnienie
ESRC
napięciowe)
FSRC y
ródło prądowe sterowane prądowo (Part Type - wzmocnienie prądowe)
HSRC y
ródło napięciowe sterowane prądowo (Part Type - transrezystancja)
FTOV Konwerter częstotliwość/napięcie
SINEVCO Generator sinusoidalny sterowany napięciowo
SQRVCO Generator przebiegu prostokątnego sterowany napięciowo
TRIVCO Generator przebiegu trójkątnego sterowany napięciowo
y
ródła sterowane zależne nieliniowo
y
ródło prądowe zależne funkcyjnie. Definicja w polu PART Type (np. I(IN),
BISRC
gdzie IN jest nazwą połączenia - Net Label)
y
ródło napięciowe zależne funkcyjnie. Definicja w polu Part Type (np.
BVSRC
COS(V(IN)) . gdzie IN jest nazwą połączenia - Net Label)
Program Protel oprócz gotowych bibliotek elementów, umożliwia także
tworzenie własnych bibliotek symulacyjnych. Jednak opisanie ich nie wydaje mi się
celowe, ponieważ jest to proces dość skomplikowany i wymagałby co najmniej
kilkunastu dodatkowych stron opisu. Biblioteka elementów jest stale powiększana i
jej najnowszej wersji należy szukać na stronie www.protel.com
Tym artykułem chciałbym zakończyć opis modułu symulacji. Zdaję sobie
sprawę z faktu, iż nie przedstawiłem go w całości. Mam jednak nadzieję, że
zamieszczone informacje pozwolą na szybkie i bezproblemowe rozpoczęcie pracy z
symulatorem. Życzę wielu udanych projektów.
57