Министерство науки и образования Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Таганрогский государственный радиотехнический университет

 

О.Б. Лебедев

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭВМ

Учебное пособие

 

Для студентов специальности 230101 всех форм обучения

Таганрог 2006

 

В учебном пособии рассматриваются теоретические знания о средствах и методах использования САПР для проектирования электронных систем, о структуре процесса проектирования печатных плат и программных средств поддержки выполнения каждого из этапов проектирования. Кроме того, описываются современные САПР, при помощи которых студенты должны получить навыки автоматизированного проектирования ЭВМ.

Предназначено для студентов очной, заочной и дистанционной форм обучения специальности 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети», обучающихся по направлению «Информатика и ВТ».

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Введение в автоматизированное проектирование

1.1. Системный подход к проектированию. Понятие инженерного проектирования

1.1.1 Принципы системного подхода

1.1.2 Основные понятия системотехники

1.2 Структура процесса проектирования. Иерархическая структура проектных спецификаций и иерархические уровни проектирования

1.2.1 Стадии проектирования

1.3 Системы автоматизированного проектирования и их место среди других автоматизированных систем

1.3.1 Этапы жизненного цикла промышленных изделий

1.3.2 Структура САПР

1.3.3 Разновидности САПР

1.3.4 Открытые системы

2. Проектирование печатных плат в САПР PCAD

2.1 Общая характеристика САПР PCAD

2.1.1 Построение принципиальной электрической схемы с помощью программы PCAPS

2.1.2 Создание символов элементов

2.1.3 Рисование принципиальных электрических схем

2.1.4 Описание конструктивов элементов

2.1.5 Подготовка информации для размещения и трассировки

2.1.6 Размещение элементов на плате с помощью САПР PCAD

2.1.7 Размещение и фиксация элементов

2.1.8 Сетки точек размещения элементов

2.1.9 Границы размещения взаимосвязь элементов

2.1.10 Автоматическое и интерактивное размещение

2.1.11 Силовые вектора

2.1.12 Документирование

2.2 Трассировка PCAD

2.2.1 Подготовка входных данных

2.2.2 Задание стратегии трассировки

2.2.3 Описание контактных площадок

2.2.4 Трассировка

2.2.5 Завершающая обработка проекта

2.3 Выпуск чертежей

2.4 Порядок проектирования с помощью САПР PCAD

2.5 Проектирование интегральных схем с помощью САПР PCAD

2.6 Проектирование БИС на библиотеках типовых ячеек

3. Проектирование ячеек и блоков РЭС в САПР AutoCAD

3.1 Графические примитивы

3.1.1 Точка

3.1.2 Вычерчивание отрезков линий

3.1.3 Прямоугольники и многоугольники

3.1.4 Многоугольные закрашенные области

3.1.5 Окружности

3.1.6 Концентрические кольца

3.1.7 Черчение дуг

3.1.8 Полилиния

3.1.9 Полоса и мультилиния

3.1.10 Эллипс

3.2. Редактирование графических объектов

3.2.1 Стирание объектов

3.2.2 Перемещение объектов

3.2.3. Вращение объектов

3.3 Выполнение двухмерных машиностроительных чертежей

3.3.1 Стыковка и сопряжение элементов контура

3.3.2 Штриховка разрезов и сечений

3.3.3 Текст на поле чертежа

3.4 Составные объекты и работа с блоками

3.4.1 Создание блоков

3.4.2. Включение блока в чертеж

3.5 Конструирование трехмерных объектов

3.5.1. Управление видами трехмерных объектов

3.5.2. Генерация трехмерных «проволочных моделей»

3.5.3. Моделирование сплошных трехмерных тел

3.5.4 Редактирование образов трехмерных сплошных тел

3.6 Вывод чертежей на бумагу

4. Система проектирования ACCEL EDA

4.1 Общие сведения

4.2 Настройка конфигурации ACCEL Schematic

4.3. Общие правила создания электрических схем

4.4 Выполнение схем в ACCEL Schematic

4.5 Оформление схем, составление отчетов и вывод на бумажный носитель

4.6 Генерация списка соединений

4.7. Размещение компонентов и ручная трассировка печатных плат

4.8 Разработка топологии печатных плат

4.9 Оформление чертежей, генерация отчетов и вывод на бумажный носитель

Библиографический список

ВВЕДЕНИЕ

Печатные платы являются основным элементом электронной аппаратуры (ЭА), выполняя функции несущей конструкции и коммутационного устройства на различных уровнях разукрупнения аппаратуры:

1) в микросборках;

2) в ячейках;

3) в коммутационных (монтажных) панелях.

Печатные платы широко применяются в бытовой технике, аппаратуре средств связи, вычислительной технике, в системах автоматизации, контрольно-измерительной аппаратуре, в медицинском приборостроении, в автомобильной промышленности, в других областях промышленной электроники, в авиационной, космической промышленности, в спецтехнике, в городском коммунальном хозяйстве (для средств контроля расхода воды, газа, электричества, топлива и пр., экологического контроля воды, воздуха, земли по радиационным, физическим, механическим и химическим параметрам).

Одной из проблем в настоящее время является разработка и производство ПП, соответствующих мировому современному уровню для обеспечения конкурентоспособности ПП, которая определяется их качеством, надежностью и безопасностью эксплуатации. Проблема осложняется постоянным ростом функциональной и конструктивной сложности электро-радиоизделий (ЭРИ), устанавливаемых на ПП (например, увеличение на 1—2 порядка числа выводов ЭРИ), а также процессом миниатюризации ЭА, отставанием технологических возможностей межэлементной коммутации, в частности, ПП от уровня интеграции ЭРИ, что требует повышения трассировочных возможностей ПП за счет повышения плотности монтажа, уменьшения ширины печатных проводников и расстояний между ними, увеличения числа слоев многослойных печатных плат (МПП), уменьшения габаритов и массы ЭА и, соответственно, ПП. Таким образом, конструкция и технология сборки электронных модулей на ПП — «электронная сборка» (electronic assembly) — требует от производителя ПП постоянного совершенствования конструкции и технологии.

Основными тенденциями развития схемотехнических и конструктивных решений в ЭА являются[1]:

• использование более высоких тактовых частот;

• увеличение степени интеграции ЭРИ (более высокая интеграция функций на кремнии) и др.

Все это привело к тому, что в конструировании и технологии ПП основными тенденциями стали:

• уменьшение размера контактных площадок и увеличение плотности трасс проводников;

• уменьшение ширины проводников;

• уменьшение размеров ПП для снижения затрат.

Разнообразие областей применения ПП, объектов их установки, условий эксплуатации, элементной базы, электрических требований, надежности, стоимости требует большого разнообразия конструкций ПП и, соответственно, ТП их изготовления, так как каждый метод изготовления ПП обладает определенными технологическими возможностями и позволяет получить рисунок печатных элементов (проводников, контактных площадок и пр.) определенных размеров и точности, т.е. определенного класса точности ПП. Поэтому разработчик ПП должен владеть методами проектирования, конструирования, технологии изготовления ПП и сборки функциональных узлов на ПП.