Tehnici CAD - EA-1 - 2019 [PDF]

Zitiervorschau

TEHNICI CAD ÎN REALIZAREA MODULELOR ELECTRONICE INTRODUCERE Creșterea continuă a complexității sistemelor electrice și electronice impune utilizarea nemijlocită a calculatorului în realizarea schemelor, în determinarea valorilor parametrilor componentelor, în analiza funcționării, în proiectarea interconexiunilor și în proiectarea cablajelor imprimate. Acronimul CAD (Computer-Aided Design) este un concept utilizat pentru a desemna proiectarea asistată de cacultator și presupune utilizarea unor aplicații și programe speciale, pentru a simplifica crearea, modificarea, analiza și optimizarea unui proiect. Fabricarea asistată de calculator CAM (Computer-Aided Manufacturing), se defineşte ca utilizarea unui sistem de calcul în activitatea de planificare, conducere şi control al operaţiilor unei fabrici, prin orice interfaţă directă sau indirectă dintre calculator şi resursele de producţie. Piața globală de produse și servicii

Cerințe, necesități, previziuni

Inginerul electronist

Idei

Proiecte

Produse

Dezvoltarea tehnicilor de proiectare asistată de calculator este rezultatul creşterii complexităţii sistemelor electronice şi al necesităţii reducerii ciclurilor de cercetare-proiectare- fabricaţie-testare ale noilor sisteme.

SIMULAREA

 Prin simularea cu ajutorul calculatorului, se pot analiza şi testa componente şi circuite electronice şi electrice, atât analogice cât şi

Curs Tehnici CAD în realizarea modulelor electronice - EA-1 / Volosciuc Sorin Dan - 2019

digitale, fără să fie necesară realizarea lor experimentală.  Se pot efectua analize complexe, flexibile, precise, fiabile şi ieftine, care să ia in considerare efectele variaţiei parametrilor unor componente, efectele defectarii unor componente, comportarea unor dispozitive scumpe şi/sau greu procurabile şi comportarea unor dispozitive şi circuite în anumite condiţii fizice foarte greu sau improbabil de analizat practic.  Simularea permite utilizatorului studierea şi înţelegerea rapidă a funcţionării unor circuite, într-o manieră care se situează între teorie şi practică, iar practicantului îi asigură găsirea mult mai rapidă a soluţiei optime.

PRODUSUL Produsul este subansamblul sau echipamentul electronic alcătuit din una sau mai multe placi de circuit imprimat (PCB) echipate si în care s-a incărcat, după caz un anumit program de funcţionare.

PROIECTAREA Procesul de proiectare al unui circuit electronic utilizând un program specializat de proiectare presupune:  Documentarea și alegerea unei scheme bază a circuitului, care să poată fi modificată ușor după necesități;  Definirea spațiului de lucru și identificarea univoca a fiecărei componente;  Plasarea pe spațiul de lucru a componentelor și interconectarea lor;  Specificarea modului de încapsulare a componentelor pentru poziționarea corectă a lor pe placa de cablaj imprimat;  Adăugarea informaţiilor necesare pentru simularea funcţionării, reglarea aparatelor virtuale;  Generarea/transferul informaţiilor privind circuitul realizat și verificat prin simulare pentru realizarea cablajului imprimat (PCB-Printed Circuit Board).

BENEFICII Principalele beneficii ale folosirii proiectării asistate de calculator în electronică sunt:  Optimizarea efortului de proiectare şi creşterea randamentului de lucru;  Posibilitatea simulării funcționării circuitelor realizate;  Economia de componente și materiale;  Dezvoltarea rapidă a unor proiecte complexe;  Unificarea formatului de prezentare a informaţiei (portabilitate) și posibilitatea transferului fișierelor dintr-un mediu de programare în altul;  Generarea automată a fişierelor de date pentru alte programe complementare sau echipamente automate;  Arhivarea unitară a proiectelor realizate sub formă de fișiere și posibilitatea utilizării și a modificării lor. Curs Tehnici CAD în realizarea modulelor electronice - EA-1 / Volosciuc Sorin Dan - 2019

PRINCIPALELE ETAPE ALE REALIZĂRII UNUI SUBANSAMBLU/ECHIPAMENT ELECTRONIC

Program desenare schemă

Program realizare PCB layout

•schema electrică a circuitului •lista de componente •lista de conexiuni •interconectarea componentelor •amprentele componentelor •măști •trasee

Echipamente pentru realizarea unui PCB

•realizarea cablajului imprimat •operații specifice

Echiparea cablajului imprimat

•montarea componentelor •lipirea componentelor

Testarea echipamentului •punerea în funcțiune, verificări, măsurători, reglaje realizat/produs final

Un mediu de programare pentru proiectarea asistată a s u b a n s a m b l e l o r / modulelor electronice trebuie să conţină următoarele părți componente:  un modul de captură p e n t r u schema electrică/electronică;  un modul simulator;  un modul de proiectare a PCB/Layout. Modulul de captură s e f o l o s e ș t e î n p r i n c i p a l p e n t r u desenarea schemei electrice/electronice și realizează următoarele operaţii:  preluarea din biblioteci și plasarea simbolurilor componentelor electronice pe spațiul de lucru;  definirea atributelor componentelor (nume, valoare, etc);  definirea caracteristicilor stimulilor (forma, marimea, frecvenţa semnalelor, etc);  marcarea punctelor din circuitul electronic în care se doreşte vizualizarea formei semnalelor;  interconectarea simbolurilor componentelor. Programul de captură generează:  un fişier care descrie componentele şi conexiunile dintre ele – NET LIST. Acest fişier poate fi compatibil cu Pspice pentru simulare sau cu Layout pentru realizarea cblajului (PCB-ului);  un fişier circuit care descrie modul de realizare al simulării. Curs Tehnici CAD în realizarea modulelor electronice - EA-1 / Volosciuc Sorin Dan - 2019

Editor de simboluri grafice

   

Biblioteci de simboluri grafice

Program de captură

Modulul simulator necesită următoarele informaţii: componentele din circuit şi modul de interconectare a acestora; tipurile de analize care se execută pentru circuit; modelele corespunzătoare componentelor din circuit; tipul şi caracteristicile stimulilor folosiţi pentru testare.

Biblioteci de modele

Biblioteci de stimuli

Simulator PSPICE Netlist Editor de model

Editor de stimuli

Biblioteca de modele – este un fişier care conţine definiţia electrică a componentelor. Simulatorul PSPICE foloseşte informaţiile din model pentru a determina răspunsul componentei la diferite semnale electrice de intrare. Editorul de modele – generează definiţiile modelului utilizabil în simulare. Se bazează pe informaţiile date în cataloage (DATA SHEET) a componentei/dispozitivului. Biblioteca de stimuli – este un fişier care conţine definiţiile stimulilor. (de exemplu pentru sursele de semnal: modul de variaţie in timp, amplitudinea, frecvenţa, perioada, etc) Editorul de stimuli – generează definițiile stimulilor.

Curs Tehnici CAD în realizarea modulelor electronice - EA-1 / Volosciuc Sorin Dan - 2019

Simulatorul generează:  un fişier de date reprezentabile în format grafic – forma de undă;  un fişier text care cuprinde: lista de conexiuni din circuit, sintaxa comenzilor PSPICE, rezultatele simulării, mesaje de atenţionare sau de eroare referitoare la problemele apărute la citirea fişierului de intrare sau în timpul simulării; Interpretarea fișierelor de ieşire permite diagnosticarea şi corectarea erorilor de concepţie !! Se modifică schema electrică la nivel de componente, atribute, interconectări ș i se obţine o schemă funcţională. Programul pentru proiectarea PCB/Layout se ocupă de plasarea componentelor pe placa de circuit imprimat şi de trasarea interconexiunilor. Fișiere de intrare: 1.O listă de conexiuni NET LIST care conţine:  numele şi geometria componentelor;  modul de încapsulare (informaţia din Data Sheet – secţiunea Package);  pinii de componentă asociaţi fiecărui semnal;  proprietăţile pinilor: IN, OUT, POWER, etc; 2.Un fişier template (şablon) – oferă cadrul de lucru în care se poate crea un proiect PCB. În acest fişier se defineşte dimensiunea plăcii, grosimea, dimensiunile traseelor, distanţa dintre trasee, dimensiunile padurilor. (Prin pad se înțelege o porţiune din cablaj destinată realizării conexiunilor prin lipire. )

Netlist

Editor de amprente

Template (șablon)

Biblioteci de amprente

Layout PCB Programul de proiectare PCB/LAYOUT lucrează cu biblioteci de amprente sau footprint-uri care conţin informaţia referitoare la geometria componentei. Biblioteca poate fi modificată sau completată folosind un editor de amprente. Curs Tehnici CAD în realizarea modulelor electronice - EA-1 / Volosciuc Sorin Dan - 2019

PCB/LAYOUT generează:  fisiere pentru realizarea măştilor pentru fiecare strat (top, bottom,…), pentru planul de masă si cel de alimentare;  un fişier pentru găurire;  un fișier pentru masca de inscripţionare;  fişiere pentru maștile de plantare/lipire.

Curs Tehnici CAD în realizarea modulelor electronice - EA-1 / Volosciuc Sorin Dan - 2019