Обзор программного обеспечения для проектирования печатных плат

В последние два десятилетия основной системой проектирования в радиоэлектронной промышленности России явилась система P-CAD, которая первоначально была разработана фирмой Personal CAD Systems. Причем особое распространение получили версии P-CAD 4.5 и P-CAD 8.5.

В систему входят редакторы принципиальных схем и многослойных ПП, программы автоматического размещения компонентов на ПП и трассировки соединений, выдачи чертежей на принтер, плоттер, фотоплоттер, выдачи данных на сверлильные станки с ЧПУ, а также вспомогательные сервисные программы.

Даже простейшая система P-CAD 4.5 позволяет проектировать ПП, содержащие до 1300 компонентов, 2500 цепей, 100 логических слоев и 32000 выводов и максимальным размером 600х600 мм. Кроме этого предусмотрены:

- автоматическая перестановка логических эквивалентных выводов, вентилей и компонентов;

- поворот компонентов на любой угол; задание размеров контактных площадок и толщины проводников с точностью до 1 мкм;

- задание шага координатной сетки, возможность работы как в метрической системе координат (мм), так и в английской (дюйм).

САПР ACCEL EDA. В последнее время предприятия стали постепенно переходить на работу с более современными системами проектирования радиоэлектронной аппаратуры. Одной из таких систем является система ACCEL EDA фирмы ACCEL Technologies. ACCEL EDA стала разрабатываться вскоре после приобретения фирмой прав на распространение системы P-CAD.

Система ACCEL EDA выполняет полный цикл проектирования печатных плат, включающий:

- графический ввод схем;

- упаковку схемы на печатную плату;

- ручное размещение компонентов;

- ручную, интерактивную и/или автоматическую трассировку проводников, контроль ошибок в схеме и печатной плате и выпуск документации;

- механизм переноса изменений печатной платы на схему и наоборот (EngineeringChangeOrder, ECO).

Среди сквозных САПР наиболее распространенными в Рос- сии являются следующие:

• Expedition PSB компании MentorGraphicsCorp. – наиболее мощное решение в области проектирования ПП, но имеющее высокую стоимость; реализует следующие функции:

- предтопологический анализ целостности сигналов;

- интерактивная и автоматическая трассировка с учетом требований высокочастотных ПП и специальных технологических ограничений, связанных с использованием BOA;

- моделирование с помощью модуля ICX наводки в проводниках во время прокладки трассы или шины и контроль превышения ими заданного уровня.

• PADS PowerPCB компании MentorGraphicsCorp. – стандартный набор средств проектирования ПП, преимуществом которого является тесная интеграция с системой проектирования ProductDesigner компании Innoveda. В ее состав входят:

- автотрассировшикBlaseRouter, поддерживающий все необходимые функции, которые требуются при трассировке высокочастотных ПП;

- модули предтопологического (HyperLinksLineSim) и посттопологического (HyperLinksBoadSim) анализа, взаимодействующие с системой контроля ограничений.

• CircuitMaket 2000 компании Protel – программа для разработки МПП, содержащих до шести сигнальных слоев, и использования в учебном процессе для редактирования и моделирования схем.

• Protel DXP3 – программа обеспечивает сквозной цикл проектирования аналого-цифровых ПП с использованием программируемой логики фирм XILINX и ALTERA на базе интегрированной среды проектирования DesignExplorer, работающей под управлением операционной системы Windows XP. Добавлены топологический автотрассировщикSitus, реализующий новый подход к автоматической трассировке ПП, и возможность выполнять предтопологический анализ схемы.

• Protel 99 SE4 – современная программа, в которой применена оригинальная технология хранения проектной документации любой сложности с возможностью одновременного сетевого доступа разных разработчиков к одним и тем же частям проекта, и реализована архитектура клиент–сервер, позволяющая добавлять в систему собственные модули. Новое название компании Protel– Altium.

• OrCad версии 9.2, 9.22, 9.23 компании Cadence – программа позволяет разрабатывать ПП, содержащие до 30 слоев (16 сигнальных); имеет встроенные средства авторазмещения, автотрассировки, интерфейс с программой SPECCTRA, модуль редактора электрических принципиальных схем OrCadCapture CIS (ComponentInformationSystem), который обеспечивает доступ через Интернет к централизованным базам данных компонентов, расположенным на сайте www.spincircuit.com. Модуль CIS позволяет организовывать корпоративные базы разрешенных к применению компонентов, работать в локальных сетях и использовать автоматизированный нормоконтроль.

• РСВ DesignStudio компании Cadence – самый мощный и дорогостоящий пакет, в котором в качестве редактора топологии ПП используется программа Allegro для разработки МПП и ПП с высокой плотностью размещения компонентов и быстродействием. Предназначен для редактирования простых электрических принципиальных схем – OrCadCapture CIS и сложных – Concept HDL; для авторазмещения и автотрассировки используется программа SPECCTRA, для анализа целостности сигналов – SPECCTRAQuest; Visula компании ZUKEN – мощный и популярный в мире продукт.

Продукты этой компании имеют:

- сквозной цикл проектирования;

- мощные средства моделирования и синтеза программируемой логики с последующей разработкой ПП;

- стандартный набор инструментария;

- собственные средства авторазмещения и автотрассировки;

- интегрированные средства трехмерного твердотельного моделирования устройств.

 

Обзор программного обеспечения для проектирования технологической оснастки

При проектировании электронных средств помимо документации на собственно конструкцию необходима разработка технологического оснащения для изготовления изделий и их составных частей. В зависимости от особенностей конструкции и условий конкретного производства это могут быть литьевые формы, штампы, пресс-формы. В настоящее время имеются различные программные продукты, позволяющие создавать на основе конструкторских чертежей деталей и сборочных единиц оснастку для их изготовления.

Система автоматизации проектных работ (САПР) или CAD (англ. Computer-AidedDesign) – программный пакет, предназначенный для создания чертежей, конструкторской и технологической документации, а также 3D моделей. В современных системах проектирования CAD получает данные из систем твёрдотельного моделирования CAE (Computer-aidedengineering), и передаёт в CAM (Computer-aidedmanufacturing) для подготовки производства (например, генерации программ обработки деталей для станков с ЧПУ или ГАПС (гибких автоматизированных производственных систем)).

Следует отметить, что русский термин САПР по отношению к промышленным системам имеет более широкое толкование, чем CAD – он включает в себя как CAD, так и элементы CAM, а иногда и элементы CAE.

Основными компонентами САПР являются:

- математическое обеспечение САПР – математические модели, методики и способы их получения;

- лингвистическое обеспечение САПР;

- техническое обеспечение САПР – устройства ввода, обработки и вывода данных, средства поддержки архива проектных решений, устройства передачи данных;

- информационное обеспечение САПР – информационная база САПР, автоматизированные банки данных, системы управления базами данных (СУБД);

- программное обеспечение САПР;

- программные компоненты САПР;

- методическое обеспечение;

- организационное обеспечение.

Одной из задач, от решения которой зависит эффективность проектирования, является выбор САПР. При этом критериями выбора являются:

- распространенность данного вида САПР как в России, так и за рубежом;

- стоимость программного продукта, его сопровождения и модификации;

- широта охвата задач проектирования;

- наличие широкой библиотечной поддержки стандартных решений;

- возможность и простота стыковки с другими САПР;

- возможность корпоративной работы над проектом.

 

Лекция 16

Раздел 4. Конструированияи технология изготовления электронных средств различных структурных уровней