Protel 99 SE

ETF 2005 http://galeb.etf.bg.ac.yu/vm/os/mips/ 1

Protel 99 SE

Ivan Marjanović[email protected]

Prof. Dr Veljko Milutinović[email protected]

Elektrotehnički Fakultet Univerzitet u Beogradu


Pregled

• Designe Explorer

• Šematski simboli

• Rad sa Schematic Editor-om

• Footprint

• PCB Editor

• Rutiranje


Designe Explorer

Šta je Designe Explorer ?

Designe Explorer je Protelov objedinjeni IDE. On automatski poziva sve ostale alate i služi za njihovu sinhronizaciju.Editovanje šema, rutiranje, simulacija kola,generisanje spiskova sve su to mogucnosti Designe Explorera.

Format fajlova

Postoje dva formata fajlova

• MS Access db

• Windows File System


MS Access dbU ovom slučaju svi fajlovi se smeštaju u jednu bazu podatakakoja je zajednička za ceo projekat.

Windows File System U ovom slučaju svaki fajl ( Šema , PCB , simulacija ) se čuva posebno na disku.Ipak pri otvaranju Protel će generisati bazu podatakada bi mogao da otvori fajl.

Preporučljivo je koristiti bazu podataka.

Projekat započinjemo otvaranjem nove baze podataka i zadavanjem lokacije na diku.


Designe Team – Administracija prava pristupa delovima projekta

Recycle Bin – Sve što ste pobrisali od početka projekta.

Documents – Svi aktivni fajlovi koji pripadaju projektu

Kreiramo novi dokument...


CAM output configuration se koristi se za generisanje raznih fajlova bitnih za proces fabričke izrade štampane ploče

Schematic document je električna šema kola koje želimo da prenesemo na štampanu ploču

Document folder je novi direktorijum u projektu

PCB Document je konkretan (fizički dizajn) štampane ploče

PCB Library document se koristi za skladištenje footprintova

PCB Printer je folija za izradu pločice spremna za štampu

Schematic Library Document se koristi za skladištenje šematskih simbola.

Spread Sheet Doc. se koristi za tabelarno predstavljanje odredjenih vrednosti. Npr. vrednosti otpornika sa neke šeme


Text Document - neki takstualni fajl

Waveform Document - Vremenski dijagrami neke simulacije

Napomene – Protel ne proverava ispravnost !!Najčešće može da izrutira sve što nacrtamo na šemina autoru je da proveri logičke greske.Pored toga sam program zna nekad da unese greške na šemu pa je pri svakom koraku projekta preporučljivo izvršiti provere.

Protel na osnovu vrste pina (power,input,output...) i njihovih konekcija generiše upozorenje i greške. Ovo najčešće ne znači mnogo !!!!

Ako želimo da vršimo simulaciju u Protelu moramo uzeti elemente iz šematskih biblioteka Sim.lib i Spice.lib

Svaki projekat pocinjemo otvaranjem novog šematskog dokumenta


Protel razlikuje dve vrste "selekcije" elemenata u helpu one se zovu Fokus i Selekcija. Na desnoj slici vidimo komponentu koja je u fokusunju možemo pomerati , razvlaciti editovati tekst ....Na element u fokusu ne možemo primeniti Copy/Past !Na slici levo vidimo selektovan element.Selekciju vršimo prevlačenjem , SHIFT+Click na komponentu....

Selekcija


Selektija je KUMULATIVNASvakim novim prevlačenjem samo dodajemokomponente u selekciju.


Selekciju poništimo izborom dugmeta DeSelectAllObjects iz Tool-bara ili pojedinačnim klikom na svaki posebno sa pritisnutim shift tasterom.

(Mnogo) Lakši način za to je preko shortcut-ova X i S S se koriti za selekticu a X za deselekciju elemenata.


Elementi šeme

Klikom na Tab pre postavljanja elementa dobijamo njegove osobine


Pre nego što počnemo da redjamo elemente na šemu moramo da otvorimo neku biblioteku ( Schematic library ) sa šem. simbolima.

Po default-u otvorena je Miscellaneous Devices.ddb biblioteka koja sadrzi najosnovnije elemente šema.

Nove biblioteke dodajemo izborom Add-Remove ... iz Browsa-a

Kada postavimo element na šemu duplim klikom na njega dobijamo prozor sa njegovim osobinama ( Properties ).


Lib Ref Ime simbola unutar šematske biblioteke

Footprint footprint elementa

Designator Ovo je obeležije , ime , datog elementa i mora biti jedinstveno u celom projektu. U Protelu designatori koji se završavaju znakom pitanja su podrazumevani i nisu validni pa moraju biti promenjeni pre nego sto se predje na proveru šeme

Part Type Ovo je komentar koji piše inženjer, ovde možemo upisati vrednost otpornika ili kapacitet kondenzatora npr.

Sheet Path Koristi se kod projekata koji imaju šema na većem broju listova


Part Ovo označava broj elementa šeme u pakovanje.

Naprimer kada se u jednom čipu nalaze 6 invertora oni će svi imati isti designator pošto su u jednom čipupomoću ovog polja protel razlikuje o kom se invertoru radipa mu dodeljuje odredjene pinove čipa.

Selection Ovo polje je čekirano ako je element selektovan ( žuti okvir )

Hidden Pins Neki elementi imaju sakrivene pinove najčešće to su VCC i GND pinovi. Protel ih sam vezuje na Net-ove sa istim imenom. Čekiranjem ovog polja oni postaju vidljivi.

Važno ova opcija nam omogućava da vidimo numeraciju pinova koja je važna za povezivanje sa footprintom.


Junction

Označava konekciju izmedju dve žice koje se susreću.

Ako ga nema žice nisu fizički spojene

Na sledećem slajdu zelenom su označene ispravne a crvenom neispravne konekcije.


Port

Ovo je vrsta implicitne konekcije i način povezivanja šema koje idu na vise listova "Multiple Sheets "

Svi portovi sa istim imenom su fizički povezani. Port možemo oznaciti kao input , output ili bidirekcioni radi provere u ERC-u ( electrical rules check )

Ovo su Power Portovi i za njih važi slično pravilo osim što su oni vezani za Net dok se kod običnih portova posmatra Ime.


Net ( Čvor )U bukvalnom prevodu mrežadefiniše sve elemente koji pripadaju nekom čvoru na električnoj šemi.

Na lici crvenom linijom je obeleženjedan Net. U taj net spadaju:

Pin1 kola U1Pin1 otpornika R1Pin3 potenciometra RP1

Skupina svih Net-ova jedne šemezove se Net listai predstavlja način za jasno opisivanje topologije veza izmedju elemenata.


Najčešće nije potrebnoeksplicitno kreirati Net listuProtel to radi automatski pri Update-tovanju PCB iz Schematic editora.

Na sledećem slajdu vidimoizgled jedne Net liste.

Protel snima net listu u fajlove tipa IME.NET


ERC - electrical rules check

Služi za generisanje izveštaja o šemi. Nalazi se u meniju Tools i pokrecemo kad zavrsimosa izradim kompletne šeme da bi proverili da li smo nešto zaboravili da povežemo ili da li neke komponente imaju iste designatore itd...

Annotate

Koristi se za automatsko generisanje designator-a za sve elemente na šemi.


Footprint

Šta je footprint?

Footprint - otisak stopala, je predstava kako električni element fizički izgleda na štampanoj ploči.Koliko mesta zauzima, koliko ima pinova,koji je razmak izmedju njih i koliko su debeli ti pinovi itd. Sve je to opisano ovim modelom.

Footprintovi se nalaze u PCB library Document-ima.Kada otvorimo PCB dokument na njega možemo staviti samo footprintove iz otvorenih PCB biblioteka. U novom PCB dokumentu uvek je otvorena Miscellaneous.ddb biblioteka.

Nekoliko primera footprintova.....


Povezivanje Schematic Doc. i PCB Doc.

Pre nego sto prenesemo šemu koju smo uradili u Schematic editor-uu PCB dokument potrebno je da svim elementimaupišemo footprintove.

Problem je što nam Schematic editor ne daje opciju da ih izaberemoveć moramo napamet odkucati imena footprintova za sve elemente.

Onda kreiramo PCB dokument. U njemu otvorimo PCB biblioteke sa svim footprintovima koji nam trebaju , najčešće nam treba samo Miscellaneous.libpa nema potrebe za dodavanjem i tek onda izvrsimo sinhronizaciju.

Izgled prozora PCB editora sa nekoliko footprintova .....


Layer-i

Pod Layer-om se obično podrazumeva sloj štampe na ploči ali u Protelu se pod tim imenom podrazumeva zeleni dielektrik preko štampe , bela štampa na ploči bilo koje mehaničke stvari koje imaju kontakta sa štampom itd.

Poseban layer je KeepOutLayer koji predstavlja fizičke dimenzije štampane ploče.

Crtanje po Top ili Down layer-u mi vršimo fizičko povezivanje elemenata na ploči bakrom.


Pad-ovi i Via-e

Pad - desnoVia - levo

Pad predstavlja ostrvce bakra kojim se zavrsava neka trakana štampi. Osnovna razlika izmedju ostatka trake i njegaje to što on neće biti pokrivek dielektrikom. Padovi mogu imati rupu ali su uvek vezani za neki Layer ( Top ili Down )

Via je konekcija izmedju dva Layerarecimo gornjeg i dodnjeg kod dvoslojnih ploča. Ona uvek sadrzi rupu koja je metalizirana i ostrvca bakrasa obe strane rupe.

Pomoću Via-e treke menjeju layere.


1. Pad na gornjem Layer-u2. Pad sa rupom na gornjem Layer-u3. Traka ( vod ) na gornjem Layer-u4. Via izmedju gornjeg i donjeg Layer-a


Design Rules

Designe Rules je skup pravila koja se definišu pre nego sto se počnerutiranje , povezivanje elemenata bakarnim vodovima.Ova pravila su veoma važna pri automatskom rutiranju i odredjuju izgled šeme koju generiše autoruter.U njima definisemo debljine vodova, min rastojanje izmedjukomponenata i vodova, Layer-e koji su dozvoljeni za rutiranje itd


Merne jedinice

U Protel merna jedinica je inch (imperijalni sistem)Iz praktičnih razloga koristi se hiljaditi deo inča koji seoznačava kao

mil = 1/1000 inch100 mil = 2.54 mm

Aproksimacija1mm ~ 40 mil

Dimenzije footprintova su uvek vezane za imperijalni sistem !!Na slici DIP16 i SOIC16 pakovanja a = 100mil b = 50mil


Primer

Kolo se sastoji od promenljivog regulatora napona LM317tri Zener diode , tri LED diode i pasivnih elemenata.

Potenciometrom RP1 kontrolišemo izlazni napon regulatora. Zavisno od vrednosti napona regulatora i probojnih napona Zenerdioda svetleće odredjene LED diode.


Update Designe

Connectivity sekcija se odnosi na povezivanje projekta koji se sastojiod više šematkih listova u jedan. Ovo je važno ako su šeme strašno velike ili se dešava da se neki deo šeme više puta ponavlja ukompletnoj šemi.

Append sheet numbers to local nets – samo u Multi-Sheet projektima (Isključena)

Assigne Net to Connected Copper – Ona ažurira Net vrednosti bakra na ploci koji je u kontaktu sa nekim elementima Net-a tako što ihpridruzuje tom Net-u. (Uključena)

Descend into Sheet Parts – samo u Multi-Sheet projektima (Isključena)


Commponent sekcija se odnosi na footprintove komponenata.

Update Commponent footprints – Ako na PCB ima već komponentu sa istim Designatorom ali se razlikuju u footprintu ova opcija omogućava da se footprint PCB komponente automatski zameni onim koji je naveden na električnoj šemi. (Uključena)

Delete Commponents – Sve komponente koje se nalaze na PCB anema ih na električnoj šemi biće uklonjene. (Uključena)

Generate PCB rules according to schematic layout directivesU principu ovo nikada ne daje željene rezultate preporučljivo je da sami pre početka rutiranja proverite i definišete designe rules.

Classes – Samo za Multi Sheet projekte ili stvarno velike projekte Deli komponente na klase (poželjno je isključiti)


Warnings Tab

Ako nema ovog tab-a NE ZNAČI da ste sve uradili kako treba.On sadrži poruke o greškama ili upozorenja o nedostacima.Potrebno je kliknuti i na Preview Changes i pogledati da li imagrešaka sa opcijom Only show errors. Tek onda možemo biti sigurni da je sve uredu.

Retko kada se dešava da je moguće ignorisati greške i izgenerisatiadekvatan PCB. Protel nudi tu mogućnost ali nije preporučljiva.

Naprimer : Ako neka komponenta nema definisan footprint i mi zanemarimo upozorenje o tome, Protel generiše sve komponente osim te i net liste takve da ne sadrže ni jednu vezu ka toj komponenti.

U našem slučaju prijavljeno je da tri komp. nemaju footprint ida jedna ima nedozvoljen designator.


U ovom slučaju nedozvoljen designator je U? (regulatora LM317)Njega prepravimo na U1 koji do tada još nije korišćen.

Footprint-ovi nedostaju potenciometru RP1, konektoru J1 i regulatoruDefinišemo im footprintove na sledeći način

LM317 —> TO-220 ( ovo je zvanično kućište za LM317)J1 —> SIP2 ( obo je klasican 2-pinski konektor )RP1 —> SPOWER3 ( footprint za naponski konektor )

SPOWER3 se koristi za naponsku 3-polnu klemu ali pošto je razmek izmedjurupa identičan kao kod potenciometra ( 200mil ) i širine rupa odgovarajupinovima potenciometra mozemo ga upotrebiti u ovu svrhu.

Izaberemo ponovo Update Designe i kliknemo na Execute


KeepOut Layer

Sada oko elemenata nacrtamo pravougaonuk u keetout layer-ukoji predstavlja dimenzije ploče. Sve što postavljamo na štampu i rutiramo mora se nalaziti unutar tog pravougaonika.

From-To-s

Pošto smo update-ovali dizajn, izmedju povezanih komponenata na električnoj šemi, u PCB editoru vidimo tanke linije koje povezujupinove na istom Net-u ( pinove koji treba da budu fizički spojeni ).U Protelu takve linije zovemo From-To one nam pomaže kodmanuelnog rutiranja , i postoji samo za Net-ove koji još nisu formirani.From-To topologija je vezana za net listu šeme i Routing Topologijukoju smo izabrali u sekciji Design Rules


Placement

Placement je raspored komponenata na štampanoj ploči. Protel ima auto placer ali je njegova primena ograničena. Kada se dodje do idealnog rasporeda na štampanoj pločičovek je nezamenljiv.

Dobar raspored podrazumeva što manji broj ukrštanja From-To linija. Takva konfiguracija je po pravilu lakšaza rutiranje pa samim tim i za izradu.

Na sledećem slajdu vidimo jedan takav raspored.Zbog malog broja elemenata u ovom primeru to je lako izvesti.


Rutiranje

Postoje dve vrste rutiranja: 1. Automatska (auto route) Ovaj pristup brzo daje rešenje ali je često izvodljiv samo za ploče sa dva i više layer-a. Kod single layer ploča daje rešenje samo ako se kolo moze svesti na planaran graf !!!

2. Ručna ( interactively route connections ) Preporučljiva je za single layer ploče ili kada rutiramo na malom prostoru.


ddd


Pre nego sto započnemo auto rutiranje potrebno je da podesimo "pravila dizajna" (Designe Rules).


Najvaznija pravila su: Clearance Constraint - minimalna razdaljina izmedju dva provodnika.

Routing Layers - Izbor Layer-a na kojima vršimo rutiranje. Po default-u Protel radi sa najmanje dva layer-a, ako radimona jednom layer-u (single layer board) moramo reći Protelu da ne koristi drugi (Not used) pri autorutiranju. Ovo nas ne sprečava da koristimo taj Layer u ručnom rutiranju.

Width Constraint - Zadajemo minimalnu, maksimalni i preferiranudebljinu vodova na štampli.

Component Clearance Constraint - minimalni razmak izmedju dvekomponente.

Nastavljamo sa Autorutiranjem.


Ovo je prost slučaj pa je autorouter uradio svoj posao i ako se radio jednom layer-u. Situacija je često mnogo komplikovanija.U donjem primeru elekticne šeme imamo dva konektora sa ukrštenih 5 konekcija ako probamo da to izrutiramo dobićemomanje elegantno rešenje ...


Na levoj slici možemo videti da su sve Form-To linije ukrštene.Rešenje koje daje autoruter možemo videti na slici desno.Ako smanjimo prostor za rutiranje autoruter će se "zbuniti"


Slika levo, autoruter nije mogao da izvede rutiranje u zadatom prostoru pa je kratko spojio sve linije. Ovo je odstupanje od Clearance Constraint i Protel to prijavljuje jarko zelenom bojom. Ako mu dopustimo rad u dva layera gotovo uvek moze da izrutiraštampu. Rešenje primenom dva layer-a vidimo na slici desno.


Trikovi za lakse ručno rutiranje

Promena debljine voda - zapocnimo crtanje voda u nekom od layer-a i pritiskom na TAB dobijamo ekran u kome mozemo promeniti dabljinu linije

Promena Layer-a - Ako želimo da konekcija promeni Layer najlakše to radimo tako sto započnemo rutiranje u željenom layer-u onda sa + ili - promenimo layer, će automatski generisati prelaz (Via) izmedju Layera.

Identifikacija Net-a - Ako kliknemo na neki vod koji smo većizrutirali Protel će obeleziti belom bojom sve ostale vodove kojipritadaju istom Net-u.


Designe Rules Check - DRC

Koristimo ga da proverimo da li se sadrzaj pločice slaže sa zadatim ograničenjima , designe rules. Rezultati provere se izdaju u vidu izveštaja koji nas može upozoriti da smo zaboravili da povežemo neke Net-ove ili da smo nešto kratkospojili itd.

Kada izaberemo opcije Designe rules check-a potrebno je kliknutina Run DRC za pokretanje provere, klikom na OK samo zatvaramo prozor :)


Izgled DRC izveštaja


3D izgled štampane ploče


Čemu sve ovo ?

Na kraju najčešće bazu projekta dostavljamo proizvodjačuda bi nam on na osnovu nje uradio štampanu ploču. Protel ima usebi ugradjem menadžer za generisanje fajlova za fabričku proizvodnju CAM Manager. Najvažniji fajlovi su:

Gerber files - Korisi ih fotoploter da napravi pozitive Layer-a

NC Drill files - Koristi ih NC busilica da bi izbusila rupe

Pick and Place files - Ako ploca sadrzi SMD elemente ovi fajlovise koriste da omuguće fabričko montiranjei lemljenje SMD elemenata.

Ovo su samo najvažniji fajlovi koje generiše CAM Manager.


HVALA NA PAŽNJI

Protel 99 SE

Documents

Transcript of Protel 99 SE