Návrhová pravidla a standardní postupy
Milan Horkel
Tento dokument popisuje návrhová pravidla návrhu modulů (tvorby schématu, návrhu plošného spoje) a standardní postupy (zejména pro generování dokumentace a technologických výstupů). Cílem je dělat věci osvědčeným postupem aby vznikalo méně chyb.
Pro standardní hardwarový návrh se data ukládají do následujících obvyklých adresářů. Konkrétní obsah adresářů je upřesněn v rámci standardních postupů jednotlivých technologických kroků.
| . | Náměty, chyby, historie (stav projektu) – stanovit jednotné názvy |
|
DOC DOC/SRC |
.PDF soubor s popisem modulu .DOC soubor s popisem modulu (spolu s obrázky .JPG) |
| SCH |
.DSN soubor s elektrickým schématem modulu .PDF soubor s elektrickým schématem v podobě pro tisk .ASC soubor se netlistem .OLB soubor s projektovou knihovnou (pokud je potřeba) .XLS seznam součástí |
| PCB | .PCB soubor s návrhem plošného spoje |
| CAM_AMA |
Technologické výstupy pro amatérskou výrobu plošných spojů.
Výstupy jsou vyrobeny jako .PDF soubory v měřítku 1:1 zrcadlené
tak, aby se výtisk z laserové tiskárny dal rovnou použít. Soubory mohou být doplněny potřebnými poznámkami v souboru !____!.txt . |
| CAM_PROFI | Technologické výstupy pro profesionální výrobu plošného spoje v podobě souborů GERBER dat a EXCELON vrtacích dat. Dále je zde popisný soubor !____!.txt s údaji potřebnými pro zadání výroby. |
| CAM_DOC | Výtisk dokumentačních vrstev (osazení a další pomocné informace) jako .PDF soubory. |
| SW | Doprovodné programové vybavení. |
| DATA | Doprovodné datové soubory (například data z měření). |
Základní dokumentace se vytváří jako dokument v programu MS WORD ze kterého se generuje PDF podoba dokumentace. Dokument je připraven tak, aby pokud možno vyhovoval tisku v podobě knížečky formátu A5 (oboustranný tisk na listy A4 jako brožura). Tomu se snažíme přizpůsobit počet stran textu (násobek 4). Dokumenty se vytvářejí na základě šablony projektu uložené v souboru „ _DOC\MLAB_Šablona.dot“.
V hlavičce vlevo je vložen název dokumentu, který se bere z vlastností dokumentu z pole „Název“. Je tam vložen jako automatické pole.
V patičce, v levé části, je vloženo (opět formou automatických polí) jméno souboru, datum uložení poslední změny, zkratka autora (z vlastností dokumentu z pole „Autor“) a v pravé části pak číslo strany a celkový počet stran dokumentu.
V případě změny údajů ve vlastnostech dokumentu je třeba zajistit aktualizaci automatických polí v hlavičce a patičce. Aktualizace automatických polí je vůbec obecným problémem MS Wordu autorovi je poněkud záhadou, proč se automatická pole neaktualizují opravdu automaticky.
Podtitul je prvním textem dokumentu na první straně. Obsahuje stručný (řekněme do 8 řádek) popis o čem pojednává daný dokument.
Obrázek zachycuje ilustrativní podobu toho, o čem se píše. Není povinný.
Jak se umísťuje a jaký má být.
Pokud je dokument delší, bývá na svém začátku doplněn o seznam. Seznam není povinný.
Nadpisy užíváme obvykle jen do třetí úrovně vnoření protože nepíšeme vědeckou knihu.
U dokumentace standardního modulu je první nadpis umístěn pod ilustrativním obrázkem a obsahuje pouze tabulku základních parametrů modulu. To vše by se mělo vejít na první stranu dokumentu. Viz připravená šablona.
Text se píše stylem normálního odstavce. Samostatných modifikací normálního stylu používáme co nejméně.
Normální Pro standardní odstavce textu
Nadpis 1 Pro nadpis 1. úrovně
Nadpis 2 Pro nadpis 2. úrovně
Nadpis 3 Pro nadpis 3. úrovně
Doplnit další styly (tabulka, obrázek a podobně).
Aktualizaci šablony provádí autor projektu tak, aby nedocházelo k tříštění nastavení šablony. Je žádoucí omezit co nejvíce složitost šablony a zaváděn jen nezbytná a užitečná rozšíření.
Zpočátku se dá očekávat, že se šablona bude postupně vyvíjet dle potřeb autorů.
Automatické nastavení přepínání klávesnice
Nastavuje se v „Nástroje\Nástroje\Možnosti\Úpravy“
Po nastavení se po přemístění kurzoru na nové místo v dokumentu dojde současně k přepnutí klávesnice na jazyk,kterým je v daném místě dokumentu psáno. Česky psané části se píší česky (česká klávesnice znamená současně i český jazyk), anglické části (i jednotlivá slova) se píší anglicky.
Přidání této šablony do dostupných šablon
„Nástroje\Možnosti\Umístění souborů” – „Uživatelské šablony“ nebo „Šablony skupiny“
Další možností je přidat odkaz (link) na novou šablonu do některého adresáře ve kterém jsou umístěny šablony.
Standardní struktura dokumentu je udržována v samotné šabloně. Přebytečná pole se jednoduše smažou.
Stanovit konkrétní postupy a velikosti.
Seznam součástí je nejsnazší vložit jako dvě tabulky v jedné tabulce o dvou buňkách. Pak nejsou potíže s výškou řádek v levé a pravé části seznamu.
Dopsat postup.
Dopsat postup.
Přehled modulů ke uveden v souboru „ _DOC\MLAB_Přehled_modulů.doc“ a při dokončení nového modulu se doplňuje o malý obrázek modulu a stručný popis.
Malé obrázky do přehledu modulů mají rozměr 640x480 bodů při 300dpi. Zmenšování se provádí postupným střídáním kroků doostřit a převzorkovat (nezmenšovat na méně než 70% původní velikosti v jednom kroku).
Vložení obrázků má tyto parametry:
Seznam povinných úkonů slouží pro rychlé ověření, že se na nic důležitého nezapomnělo. Na všechny otázky by se mělo odpovědět buď „ano“ nebo „v tomto případě záměrně ne“.
Hlavní soubor dokumentace
Přehled modulů
·Je doplněný nový modulOptions / Design Template / Title Block
Library Name = C:\LIBRARY\ORCAD9x\SYMBOLS Title Block Name = TITLE_MLABOptions / Design Template / Page Size
Units = Millimeters New Page Size = A4 Pin to Pin Spacing = 2.54Options / Design Template / Grid Reference
Vertical & Horizontal Width = 2.54Velikost písma (pokud jej zvětšuji) nastavuji na 14 nebo 22.
Při kreslení schématu ukládáme knihovny do adresáře C:\LIBRARY\ORCAD9x aby se v případě změny v knihovně snadno aktualizovaly použité knihovní prvky v existujícím schématu.
Každý prvek ve schématu je současně uložen spolu s vlastním schématem v tzv. library cache a je tam uložen včetně celé absolutní cesty ke knihovně ze které byl kopírován a tam se také hledá v případě aktualizace. Pokud budou mít všichni stejné knihovny na stejném místě budou mít snazší život.
Obsah knihoven je uveden přímo u knihoven. Obecně platí, že existují knihovny těchto skupin:Při práci s knihovnami je třeba extra dávat pozor aby se omylem nevymazaly prvky z knihoven (stačí samotné DEL a prvek je nenávratně pryč). Dokončeným knihovnám je vhodné nastavit atribut Read Only.
Tvorba seznamu součástí se skládá ze dvou kroků
Vygenerování seznamu ze schématu
Úprava do podoby XLS tabulky
Volba Bill of Material, následující nastavení
Header: Quantity\tReference\tPart\tPCB Footprint
Combined property string: {Quantity}\t{Reference}\t{Value}\t{PCB Footprint}
Výsledný soubor se jmenuje jako modul a má příponu TXT
Vytváří se jako XLS tabulka. Vzor tabulky je v souboru _DOC\VZOR_Seznam_součástí.XLS. Vzor uložíme do adresáře SCH a otevřeme jej. Dále postupujeme podle návodu ve vzoru napsanému.
Tisk provádíme obvykle na cílový formát A4 a to i pro schémata originálního formátu A3. Pro kvalitní výstup stačí rozlišení 600dpi.
Soubor se jmenuje jako jméno modulu s doplňkem _SCH. Například „POKUS_SCH.PDF“.
Acrobat Distiller dává barevné PDF soubory. Žádné specifické nastavení parametrů Acrobat Distiller nepotřebuje (600dpi, měřítko 100%).
Při tisku z programu OrCAD Capture je třeba nastavit zmenšení a posunutí tisku aby byly rozumné okraje takto:
Schéma A3 – Scale=0,65; Print Offset X=12, Y=10
Schéma A4 – Scale=0,91; Print Offset X=12, Y=10
Acrobat Writter dává černobílé PDF. Pro dosažení malé velikosti výsledných PDF souborů je třeba nastavit komprimaci. Velikost výstupu ani posunutí nejde ovlivnit. Výhodou je to, že schéma může být tisknuto najednou i když obsahuje listy různých formátů. Cílovým formátem nemusí být nutně formát A4 ale je to nejobvyklejší.
Page Setup
Page Size / Standard = A4
Graphic / Resolution = 600dpi
Graphic / Scaling = 100%
Compression Options
General / Compress text and lineart = Yes
Color/Gray Scale Images / Compress using = ZIP
Smažeme nepotřebné soubory, u cílových souborů zkontrolujeme jména souborů a nastavíme Read Only atribut.
Následující soubory obvykle mažeme: ·.OPJ definice projektuSeznam povinných úkonů slouží pro rychlé ověření, že se na nic důležitého nezapomnělo. Na všechny otázky by se mělo odpovědět buď „ano“ nebo „v tomto případě záměrně ne“.
Založení nového schématu
Aktualizace
Dopsat kam patří texty a další věci.
Potisk:
V případě, že modul vyžaduje stabilizované napětí nějaké konkrétní velikosti je vhodné toto uvést na potisku modulu.
Fidu značky a další neosazované objekty
Je vhodné zhasnout refdes u fidu značek a u dalších podobných objektů (například různé díry, rohové značky a podobně). Na osazováku nejsou potřeba.
Filter = Labels, označit text a smazat klávesou Del
Rohové kříže
Na natažené rohové kříže položit ještě grafické kříže SYMBOLS/CROSS (důvodem je skutečnost, že není možné automaticky natáhnout grafickou kresbu na základě netlistu a naopak žádná součástka nemůže být ve všech vrstvách).
Drafting / From Library / …
Texty
Texty (popis na potisku) patří do vrstvy Silkscreen Top/Bottom, písmo 80mils, čára 8 mils.
Popisky označení polarity
U diod přidáváme A k anodě a u kondenzátorů přidáváme +.
Texty patří do vrstvy Assembly Drawing Top/Bottom), písmo 80mils, čára 8 mils.
Grid pro součástky – 25mils nebo 10mils
Grid pro rohové díry – 400mils
Rohové díry – průměr 3.2mm na modulech a 3.4mm na nosné desce.
Kótování – šířka čar 5mils
Obrys desky – šířka čáry 5mils
Obrys desky – zmenšení proti násobku 400mils – zmenšit o 10mils na všech stranách
Jumpery – vrtání 35mils, ploška 60mils, maska 66mils, čtvercový tvar
Plocha – šrafování 12mils, clearance 20mils
Čáry – minimální šířka 12mils (v nouzi možno jít až na 9mils)
Čáry – default šířka (12), 15, 20, 30 nebo 45mils (co hustota dovolí)
Čáry – maximální šířka 60mils
Izolační vzdálenosti – 10mils, litá měď 20mils
Nezapomeň na CAM výstup pro osazovací automat (seznam součástí s polohou a orientací).
Výstupem programu PADS jsou podklady pro profesionální výrobu plošných spojů ve formě GERBER dat vrstev a EXCELLON vrtání.
Alternativním výstupem jsou podklady pro amatérskou výrobu plošného spoje v podobě .PDF souborů vrstev a potisku zrcadlené tak, aby se přímo vytiskly na tiskárně (spoje zrcadlové, potisk normálně).
Dále jsou výstupem dokumentační vrstvy, typicky osazovací výkresy.
Pro usnadnění generování technologických výstupů je připravena konfigurace CAM výstupů v souboru _PADS_LIB/DEFAULT.CAM, kterou je možno importovat do návrhu.
Následující tabulka uvádí přehled technologických výstupů:| Vrstva |
CAM_PROFI |
CAM_DOC |
CAM_AMA |
|
|
Všechny vrstvy pohledem ze strany součástí (V1) s jednotným absolutním posunutím. |
Vrstvy zrcadlené tak, aby odpovídal pohledu z uvažované strany, výsledek centrovaný na střed stránky. |
Vrstvy zrcadlené tak, aby výtisk byl přímo podkladem pro amatérskou výrobu, centrováno na střed. |
||
|
BOARD |
Obrys a kóty |
BOARD.PHO |
|
|
|
DRILL |
Vrtání |
DRILL.DRL |
DRILL.PDF |
|
|
V1 |
Měď |
V1.PHO |
V1.PDF § |
V1_AMA.PDF § |
|
M1 |
Maska |
M1.PHO |
|
|
|
T1 |
Potisk |
T1.PHO |
|
T1_AMA.PDF |
|
P1 |
Planžeta |
P1.PHO |
|
|
|
O1 |
Osazení |
|
O1.PDF |
|
|
Automat |
|
|
|
|
Poznámka: § tyto výstupy se generují z výsledných GERBER dat (souborů .PHO) pomocí programu ViewMate.
Při prvém spuštění programu PADS je třeba nastavit nebo zkontrolovat parametry výstupních zařízení – fotoplotru a generátoru dat pro Excellon vrtačku a vybrat a nastavit výstupní tiskárnu.
Všechny CAM výstupy pro profesionální výrobu se generují přímo z programu PADS. Nastavení je nadefinováno v souboru _PADS_LIB\DEFAULT.CAM. Zbývá doplnit popisný soubor s parametry žádané výroby desky (soubor !____!.TXT).
Data pro fotoplotr - nastavení
Nastavení Device Setup (není součástí souboru DEFAULT.CAM)
Photo Plotter Setup / Advanced Units = English Number of Digits = 3.5 Coordinates = Absolute Zero Suppress = None Output Format = RS274X Suppress Repeated Coordinates = YesNastavení Options (je součástí souboru DEFAULT.CAM)
Plot Options
Orientation = 0
Scaling = 1:1
Mirror Image = 0
Mirror Refdes = 0
Justification = Offset (X=1000, Y=1000)
Vrtací data - nastavení
Nastavení Device Setup (není součástí souboru DEFAULT.CAM)
NC Drill Setup Coordinates = AbsoluteOutput Type = ASCII
Number of Digits = 3.5Units = English
Zero Suppress = None Format = EcellonNastavení Options (je součástí souboru DEFAULT.CAM)
NC Drill Options
Origin Offset = 1000, 1000
Mirror = No
Holes = Throughout Vias, Plated Pins, Non-Plated Pins
Generování výstupů
Stačí spustit všechny předdefinované PROFI výstupy z CAM menu. Výsledné soubory jsou v nastaveném (nebo defaultním) CAM adresáři.
Výstupy se kontrolují natažením do programu ViewMate čteně vrtacích dat.
Osazovací výkresy – nastavení
Nastavení Device Setup (není součástí souboru DEFAULT.CAM)
Nastavení Tisku / Acrobat Distiller / Vlastnosti
Graphics / Resolution = 1200dpi (případně 2400dpi)
Graphics / Scaling = 100%
Graphics / Negative = No
Graphics / Mirror = No
Kresby vrstev spojů
Kresby vrstev spojů se generují na základě gerber dat pomocí programu ViewMate. Od kresby spojů je třeba graficky odečíst vyvrtané díry a přidat obrys desky.
Spustí se ViewMate a myší se vloží gerber data BOARD.PHO, V1.PHO a V2.PHO. Dále se myší vloží do další vrstvy vrtací data DRIL.DRL a průměry vrtáků DRILL.REP. Všem vrstvám je vhodné nastavit stejnou barvu (aby fungovalo odečítání).
Při prvním spuštění bude potřeba nastavit formát dat a to jde pouze v rozšířených volbách importu:
File / Import / Gerber – Options – nastavuje se 2.6 anglické míry File / Import / Apertures – zeptá se na jedntky (nastavení mils) File / Import / Drill – Options – nastavuje se 3.5 anglické míryV1.PDF se získá tímto nastavením:
BOARD.PHO viditelná
V1.PHO viditelná
DRILL.DRL viditelná + scratch
File / Print
Print Range = Screen (nutno zmenšit obraz tak, aby byl celý na obrazovce) Colors = Black on White Scale = By Factor = 1 (u verze 6 je třeba použít 0.01) Add Page Header = OffNastavení Tisku / Acrobat Distiller / Vlastnosti
Graphics / Resolution = 1200dpi (případně 2400dpi)
Graphics / Scaling = 100%
Graphics / Negative = No
Graphics / Mirror = No
V2.PDF se získá stejným postupem s těmito změnami:
Zhasnout V1 a rozsvítit V2
Nastavit PDF výstup jako zrcadlený
Tyto výstupy se generují pomocí programu ViewMate z GERBER dat tak, že se od podkladů vrstev mědi graficky odečítají díry a to buď jednotného průměru (jen jako naznačení pro snadné vrtání) nebo vrtání reálné velikosti. Výsledná grafika se zrcadlí tak, aby vznikl zrcadlový obraz měděných vrstev (zrcadlí se strana V1, strana V2 je zrcadlová tím, že všechny vrstvy v .PHO souborech jsou jednotně ze strany součástí).
Acrobat Distiller, 1200dpi
Nutno dělat každou stránku zvlášť (jinak Acrobat zatuhne)
pak se programem ViewMate vytiskne do driveru Acrobat Distiller vrstva obrys+měď-díry (jednotné velikosti 20mils). Distiller musí mít vypnuté vnitřní převzorkování ale zapnutou kompresi. Rozlišení buď 1200dpi nebo 2400dpi.
Gerber 3.5 ve formátu RS274X
Měřítko – 1 (u verze 6.1 je chyba a je třeba nastavit měřítko 0.01)
Zkontrolovat náhledem
Pokud je potřeba umístit několik motivů do jediného .PDF souboru je to možné udělat pomocí Adobe Acrobat dle tohoto postupu:
Seznam povinných úkonů slouží pro rychlé ověření, že se na nic důležitého nezapomnělo. Na všechny otázky by se mělo odpovědět buď „ano“ nebo „v tomto případě záměrně ne“.
Vlastní návrh
Aktualizace
Tohle není ještě všechno. Až budu dělat nový plošný spoj tak to doplním.
Technologické výstupy
Část návrhu plošných spojů je ještě značně neúplná. Zejména chybí definice nastavení programu PADS včetně STARTUP souborů a standardních nastavení. Kromě toho taky definice standardních vrstev, dohod a CAM výstupů.
Doplnit verzování dokumentů a rozlišování stavu „Předběžný“, „Průběžně aktualizovaný“ a „Finální“.