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.
Dokument potřebuje ještě dopilovat. Zatím jsou to hrubá data po konverzi.
Zapojení by mělo být co nejvíce odolné vůči potenciální chybě obsluhy. To znamená, hlavně proti přepólování a připojení špatného druhu napájení, nebo zkratování vstupů a výstupů.
Odolnost proti přepólování se obvykle zajišťuje antiparalelní diodou připojenou k napájecímu konektoru. Předpokládá se, že použitý napájecí zdroj má rozumně nastavené omezení proudu.
Pro napěťové nízkoodběrové napájení se požívají hřebínky stejného typu, jako ve zbytku stavebnice. Mají však definované konfigurace:
Na výkonové napajení se používají konektory FASTON, nebo šroubové svorkovnice do plošných spojů ARK, případně i jiné se stejnou roztečí.
Napájecích konektorů se na modul obvykle umísťují dva, aby bylo možné smyčkovat napájení.
Pozor důležité. Dodatečně se velmi obtížně mění.
Identifikátor modulu se používá jako název adresáře, je uveden v hlavičce/ptičce dokumentace, promítá se do názvu HTML stránky (title) a podobně. Identifikátor je také umístěn na plošném spoji v mědi i v potisku (aby se poznalo, která verze dokumentace patří k existujícímu modulu). Klíčové soubory, které k modulu patří mají také název odvozen od identifikátoru modulu.
Například PIC16F84SO1801A je jednoznačný identifikátor modulu PIC16F84SO18 ve verzi/revizi 01A. Revize znamená drobnou změnu (opravu), verze velkou změnu nebo odlišnost funkce.
Lidský název modulu je cca 1/2 řádky dlouhý a je umístěn jako první text v dokumentaci (pole titul v .DOC souboru a značka <p class="Title"> v .HTML souboru).
Pro standardní hardwarový návrh (moduly i konstrukce) se data ukládají do následujících obvyklých adresářů. Konkrétní obsah adresářů je upřesněn v rámci standardních postupů jednotlivých technologických kroků.
. |
ProjectInfo.xml datový soubor popisující stav projektu XXX_Small.jpg obrázek (nebo více) pro generovaný náhled Případně další informace, nejlépe v souboru !____!.txt. |
---|---|
DOC | .cs.pdf / .en.pdf soubor s popisem modulu v tištitelné podobě. |
DOC/SRC | .doc zdrojový soubor dokumentace, případně další zdrojové soubory (obrázky, pomocná schémata pro dokumentaci a podobně). |
DOC/HTML |
.cs.html .en.html dokumentace v podobě HTML stránky. Obrázky pro HTML stránku ukládáme do adresáře Pictures. |
SCH |
.dsn soubor s elektrickým schématem .pdf soubor s elektrickým schématem v podobě pro tisk .asc soubor se netlistem pro PADS .olb soubor s projektovou knihovnou (pokud je potřeba) .xls podrobný seznam součástí |
PCB | .pcb soubor s návrhem plošného spoje PADS |
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 a HTML stránky. 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 MLAB_Šablona.dot.
Je velmi vhodné použít šablonu tak, jak je, bez větších formátovacích zásahů do textu. Zejména je vhodné vyvarovat se individuálních změn formátování textu. Nedodržení této zásady komplikuje proces vytváření HTML podoby dokumentu.
V hlavičce vlevo je vložen název dokumentu, který se bere z vlastností dokumentu z pole „Název“ (Soubor/Vlastnosti/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 a v pravé části pak číslo strany a celkový počet stran dokumentu. Jméno autora se bere z vlastností souboru z pole „Autor“ (Soubor/Vlastnosti/Autor)
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.
Titul je krátký lidský název modulu, konstrukce nebo článku. Je vložen do odstavce typu Titul.
Pole autor obsahuje jméno autora nebo autorů. Je vložen do odsatvce typu Autor.
Podtitul obsahuje stručný (řekněme do 8 řádek) popis o čem pojednává daný dokument. Je vložen do odstavce typu Podtitul.
Obrázek zachycuje ilustrativní podobu toho, o čem se píše. Není povinný. Je vhodné připravit si .JPG obrázek do samostaného souboru s rozumným rozměrem (nastaevno 300DPI, velikost řádu stovky KB, správně oříznutý). Obrázek je vložen do odstavce typu Odstavec s obrázkem.
Nezapomeňte obrázku nastavit alternativní text pro Web.
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
Tučné a Italika pro zvýraznění (podtržení nepužíváme)
Tabulky pro tabelární data (nemíchat do jedné buňky nesouvisející informace)
Puntíkaté seznamy pro seznamy, i vnořené
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.
Šablona se postupně rozvíjí dle potřeb autorů a konstrukce webu (zejména v návaznosti na kaskádové styly a na podporu automatického generování HTML).
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. Je vhodné naučit se psát speciální znaky (různé druhy závorek, menšítka, většíta a podobně) na české klávesnici. Dělá se to přes pravý alt. Omezí se tak nesmyslné značkování anglickým jazykem těchto znamínek.
Nástroje\Možnosti\Umístění souborů – Uživatelské šablony nebo Šablony skupiny
Další možností je přidat odkaz (link) na šablonu do některého adresáře ve kterém jsou umístěny šablony.
Standardní struktura dokumentu je udržována v šabloně. Přebytečná pole a texty se jednoduše smažou.
Bitmapové obrázky (fotografie) pro vložení si připravíme jako samostatné soubory (oříznutí, zmenšení datové velikosti, nastavení 300DPI a podobně).
Schémata kopírujeme přímo z programu OrCAD. V případě, že je třeba obrázek otočit lze to udělat například vložením do programu Corel, otočením a vykousnutím zpátky do schránky (tedy bez ukládání na disk).
Seznam součástí vkládáme jako tabulku:
Seznam součástí je nejlepší vložit jako dvě tabulky v jedné tabulce o dvou buňkách. Pak nejsou potíže s výškou řádek v levé a pravé části seznamu. Nezapomeňte mezi jednotlivé reference (R1, R2, ...) vložit mezeru.
Dopsat.
Vytvoření funkční HTML stránky z DOC souboru popisuje samostatný dokument DOC2HTML.cs.html.
Zkontrolujte toto:
Nastavení pro automatické vkládání razítka Options /Design Template / Title Block
Library Name = C:\LIBRARY\ORCAD9x\SYMBOLS
Title Block Name = TITLE_MLAB
Nastavení velikosti stránky (evropské nastavení) Options / Design Template / Page Size
Units = Millimeters
New Page Size = A4
Pin to Pin Spacing = 2.54
Nastavení rastru Options / Design Template / Grid Reference
Vertical & Horizontal Width = 2.54
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.
Máme tyto skupiny knihoven:
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. Knihovní prvky lze přetahovat z library cache existujícího schématu do knihovny.
Povolené velikosti písma ve schépatu jsou 8, 14 nebo 22.
Dopsat použití atributů. Propojů a konektorů.
Dopsat doporučení.
Netlist obsahuje seznam spojů pro návrh plošného spoje, hodnoty součástek a názvy jejich pouzder. Gneruje se volbou Tools / Create Netlist
Other
PCB Footprint / Combined Property String = {Device},{Value}@{PCB Footprint}
Formatters = padspcb.dll
Netlist File 1 – nastavit příponu .ASC
Tvorba seznamu součástí se skládá ze dvou kroků
Seznam součástí se z OrCADu vygeneruje funkcí Bill of Material a výsledkem je TXT soubor.
Header: Quantity\tReference\tPart\tPCB Footprint
Combined property string: {Quantity}\t{Reference}\t{Value}\t{PCB Footprint}
Finální podoba seznamu součástí je XLS tabulka. Vzor tabulky je v souboru 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. Různé verze programu mají různé možnosti nastavení.
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:
Naopak následující soubory obsahují podstatná data:
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“.
Založení nového schématu:
Aktualizace:
Dopsat použití vrstev a jak vnikají SMD plošky.
U napájení je třeba uvést napětí nebo jeho rozsah a polaritu.
U fidu značek a u dalších podobných objektů (například různé díry a podobně) je vhodné zhasnout refdes. Na osazováku nejsou potřeba.
Filter = Labels, označit text a smazat klávesou Del
Smazané labely lze nechat znovu položit
Texty (popis na potisku) patří do vrstvy Silkscreen Top/Bottom. Nezapomenenme někam umístit identifikátor modulu. Stejný text patří i do vrstvy spojů.
Písmo 80mils
Čára 8mils
U diod přidáváme A k anodě a u kondenzátorů přidáváme + do vrstvy Assembly Drawing Top/Bottom)
Písmo 80mils
Čára 8mils
Nastavení Setup / Design Rules / Default / Clerance určují šířku spojů a izolační mezery mezi různými objekty. Nastavujeme hodnoty adekvátní hustotě návrhu.
Šířka spojů
Trace Width / Minimum = 12mils (možno až 9mils)
Trace Width / Recomended = (12mils), 15mils, 20mils, 30mils nebo i 45mils
Trace Width / Maximum = 60mils
Izolační vzdálenosti
Clearence = 10mils
Clearence Copper = 20mils
Rast je vhodný zejména pro umísťování součástek. Pro spoje je možno nastavit rastr v podstatě libovolně malý. Nejsnadněji se nastavuje pomocí příkazu G, například G10 přímo z klávesnice.
Grid pro součástky – 25mils nebo 10mils
Grid pro rohové díry – 400mils
Rohové díry jsou u všech modulů stavebnice v rastru 400mils (10.16mm). Počítá se se šrouby M3.
Rohové díry na modulech – Ø3.2mm
Díry na nosné desce - Ø3.4mm
Obrys desky je v rastru 400mils (10.16mm) ale aby se vešly moduly na doraz k sobě je obrys vždy posunut dovnitř aby vznikla potřebná vůle.
Velikost desky - v násobcích 400mils
Grid pro obrys desky - 200mils
Obrys desky - zmenšit o 10mils na všech stranách
Obrys desky – šířka čáry 5mils
Kótování – šířka čar 5mils
Měděné plochy.
Šrafování 12mils
Clearance 20mils
U větších součástek a u konektorů je vhodné zvětšit co nejvíce plošky. Plošky v knihvnách jsou pro amatérskou potřebu spíše malé (počítají s profesionální výrobou a s prokovenými otvory).
Jumpery
vrtání 35mils
Ploška 60mils
Maska 66mils
Tvar čtverec
Výstupem programu PADS jsou podklady pro profesionální výrobu plošných spojů ve formě GERBER dat jednotlivých vrstev a EXCELLON dat pro vrtání. Alternativním výstupem jsou podklady pro amatérskou výrobu plošného spoje v podobě .PDF souborů vrstev spojů a potisku zrcadlené tak, aby se přímo vytiskly na tiskárně (spoje zrcadlové, potisk normálně). Nedílnou součástí výstupu jsou dále dokumentační soubory, typicky osazovací výkresy a obrásky s motivem spojů.
Vrstva | CAM_PROFI | CAM_DOC | CAM_AMA | |
---|---|---|---|---|
Všechny vrstvy pohledem ze strany součástí (V1) s jednotným absolutním posunutím. | Vrstvy zrcadlené tak, aby odpovídaly 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.REP |
DRILL.PDF | |
V1 V2 |
Měď | V1.PHO V2.PHO |
V1.PDF§ V2.PDF § |
V1_AMA.PDF§ V2_AMA.PDF§ V1_REAL.PDF§ V2_REAL.PDF§ |
M1 M2 |
Maska | M1.PHO M2.PHO |
||
T1 T2 |
Potisk | T1.PHO T2.PHO |
T1_AMA.PDF T2_AMA.PDF |
|
P1 P2 |
Planžeta (jen u SMD) |
P1.PHO P2.PHO |
||
O1 O2 |
Osazení | O1.PDF O2.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. Vzor nastavení je k dispozici ve vzoru DEFAULT.cam. Vzor se naimportuje do programu funkcí File / CAM / Import a načteného vzoru se umažou nepotřebné výstupy (u jednostranných desek). Nezapomeňte si CAM nastavení uložit do designu.
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 = Yes
Nastavení 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)
Nastavení Device Setup (není součástí souboru DEFAULT.CAM)
NC Drill Setup
Coordinates = Absolute
Output Type = ASCII
Number of Digits = 3.5
Units = English
Zero Suppress = None
Format = Ecellon
Nastavení Options (je součástí souboru DEFAULT.CAM)
NC Drill Options
Origin Offset = 1000, 1000
Mirror = No
Holes = Throughout Vias, Plated Pins, Non-Plated Pins
Stačí spustit všechny předdefinované PROFI výstupy z CAM menu. Výsledné soubory jsou v nastaveném (nebo defaultním) CAM adresáři. Nepotřebné soubory se smažou (DRILL.LST a .REP soubory, kromě DRILL.REP).
Výstupy se kontrolují natažením do programu ViewMate včetně vrtacích dat. Protože mají všechny vrstvy výstup se stejným posunutím, budou ležet správně přes sebe. Častou chybou je odlišné nastavení formátu dat, pak jsou vrtací data 10* větší nebo menší než motiv spojů.
Část dokumentačních souborů získáme přímo z programu PADS (osazovací výkresy a přehled vrtání). Pro získání výkresu spojů včetně děr je třeba nejprve vygenerovat GERBER data a ty poté zpracovat programem ViewMate. Dokumentační výstupy tiskneme do PDF tiskárny, aby byli k dispozici pro další použití v přenositelném formátu.
Tiskne ze přímo z programu PADS do PDF tiskárny.
V programu PADS zvolit funkci Files / CAM a vybrat jeden dokumentační výstup po druhém. Pro tisk se použije níže uvedené 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 se generují na základě gerber dat pomocí programu ViewMate. Od kresby spojů je třeba graficky odečíst vyvrtané díry a přidat obrys desky. Dále může být potřeba motiv ozrcadlit.
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 prgramu ViewMate 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 jednotky (nastavení mils)
File / Import / Drill – Options – nastavuje se 3.5 anglické míry
Dokumentační podhled na vrstvu V1.PDF se získá s tímto nastavením v progrmu ViewMate:
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 bylo třeba použít 0.01)
Add Page Header = Off
Nastavení PDF tiskárny Tisk / Acrobat Distiller / Vlastnosti
Graphics / Resolution = 1200dpi (případně 2400dpi)
Graphics / Scaling = 100%
Graphics / Negative = No
Graphics / Mirror = No
Dokumentační pohled na vrstvu V2.PDF se získá stejným postupem s těmito změnami:
V1 zhasnout
V2 rozsvítit
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, zde jednotného průměru neboť vyleptané důlky slouží pro vedení vrtáku při vrtání. Usnadnění vrtání, zejména děl menšího průměru, je zásadní. Definice jednotných děl je připravena v souboru DRL_DEF.rep a použije se místo skutečných definic vrtáků.
Pozn.: Některé verze nepracují správně, seznam vyzkoušených je na stránce o nástrojích.
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). Při výrobě plošného spoje se vždy vytištěný motiv pokládá přímo na fotocitlivou emulzi.
Pokud je potřeba umístit několik motivů do jediného .PDF souboru je to možné udělat pomocí Adobe Acrobat dle tohoto postupu:
Data pro osazovací automat obsahují seznam součástí, jejich hodnoty, polohu a orientaci. Pro amatérskou potřebu je zatím nepotřebujeme.
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“.
Sada povinných úkonů se ještě bude rozšiřovat.
Metadata v souboru ProjectInfo.xml obsahují tyto hlavní informace
V sekci údržby webu bude připraven formulář, který umožní založení i editaci xml popisného souboru. Na zpracování metadat se pracuje.
Malé obrázky do přehledu modulů mají rozměr 640 bodů vodorvně při 300dpi. Zmenšování se provádí postupným střídáním kroků doostřit a převzorkovat (nezmenšovat na méně než 70% původní velikosti v jednom kroku).
Obrázek pro přehled modulů je uložen v souboru XXXX_Small.jpg u projektu, ke kterému patří. XXX je identifikátor projektu. Existuje-li jeho velká verze obrázku je uložena v souboru XXX_Big.jpg.