laboratoare gc

1

Laborator 1 OrCAD/Capture

Scopul acestei lucrări de laborator este de a vă familiariza cu lucrul cu blocuri ierarhice. Schemele electrice ierarhizate reprezintă scheme obişnuite ale unor sisteme sau echipamente electronice

complexe care, pentru o mai bună înţelegere a funcţionării lor, sunt prezentate "etajat". Pe nivelul principal se găseşte, practic, un fel de schemă bloc, dar nu o schemă bloc obişnuită, ci una corectă din punct de vedere electric, având arborii de alimentare şi masă prezenţi şi corect conectaţi. Pe primul nivel inferior se vor afla schemele electrice ale blocurilor existente pe nivelul principal, scheme care pot avea la rândul lor blocuri ierarhice inferioare şi aşa mai departe. În majoritatea cazurilor nivelurile ierarhice descriu următoarele: - nivelul principal : schema bloc a echipamentului; - nivelul inferior 1: scheme electrice ale ansamblelor; - nivelul inferior 2: scheme electrice ale ansamblelor (eventual); - nivelul inferior 3: scheme electrice ale subansamblelor sau modulelor; - nivelul inferior 4: scheme electrice ale subansamblelor sau modulelor (eventual); - nivelul inferior 5: scheme electrice (interne) ale circuitelor, dispozitivelor şi componentelor electronice (eventual). Structura unei scheme ierarhizate este prezentată în figura 1. Ea evidenţiază configuraţia arborescentă a unei astfel de scheme şi posibilităţile de deplasare în cadrul ei.

Fig. 1 Exemplu de schemã electricã ierarhizatã

De pe nivelul superior, accesul spre structurile inferioare se face prin intermediul unor blocuri ierarhice. Aceste simboluri fac trimitere către foldere schematice care pot conţine una sau mai multe pagini SCM. Nivelul ierarhic de bază sau nivelul superior se numeşte root module şi este simbolizat în fereastra project manager precedat de caracterul “/” (slash). Nivelul de bază poate conţine mai multe pagini schematice. De cele mai multe ori subordonarea între blocuri (numite şi foldere) se face “unu la unu” alcătuind ceea ce numim o structură ierarhică simplă (figura 2). Astfel, într-o ierarhie simplă fiecare bloc ierarhic conduce către o singură schemă ierarhică inferioară.

Fig. 2 Structurã ierarhicã simplã în ORCAD

2

Se recomandă, pentru a evita eventualele probleme care pot apărea la generarea fişierelor netlist, ca pe

nivelurile inferioare să se găsească o singură pagină tip schemă. Programul Orcad Capture poate genera şi structuri ierarhice complexe adică o schemă sau un folder

schematic este referit de mai multe ori din diverse puncte ale ierarhiei (figura 3). Acest lucru permite reutilizarea unei scheme deja desenate. De exemplu structura internă a unei porţi poate fi apelată de mai multe ori într-o schemă. Capture face atunci distincţie între elementele schemei atunci când sunt apelate de mai multe ori.

Fig. 3 Structurã ierarhicã complexã în ORCAD

Structurile ierarhice complexe sunt specifice proiectării şi simulării de circuite integrate complexe. În mod

normal la proiectarea unei plăci de circuit imprimat nu intervin astfel de structuri. Pentru a asigura conectivitatea electrică între diversele pagini ale unei structuri ierarhizate programul Capture utilizează o serie de articole cu destinaţie bine precizată:

Blocuri de ierarhizare (Hierarhical Block) Blocurile de ierarhizare, reprezentate sub formă dreptunghiulară fac legătura (logică) cu schemele sau folderele aflate pe nivelul ierarhic inferior, ele fiind “trapele” de acces spre niveluri inferioare. Pentru a exista şi legătură electrică în interiorul blocurilor ierarhice trebuie plasaţi pini ierarhici

Pini de ierarhizare (Hierarhical Pins) Pini plasaţi pe conturul unui bloc de ierarhizare care asigură legătura electrică pe verticală cu porturile ierarhice cu acelaşi nume aflate în folderul situat pe nivelul inferior desemnat de blocul ierarhic respectiv.

Porturi de ierarhizare (Hierarchical Ports) Porturile de ierarhizare sunt simboluri cu un sinfur pin care fac legătura electrică pe verticală, în sus, spre pinii de ierarhizare cu acelaşi nume aflaţi pe nivelul superior sau asigură legătura între paginile din interiorul unui folder conectând arborii de conexiune cu acelaşi nume. În anumite condiţii, pentru a asigura conectivitatea în interiorul unui folder, alături de porturi ierarhice se pot utiliza şi conectoare de tipul Off page connectors.

Pentru a crea o schemă ierarhizată: 1. Trebuie să existe un folder rădăcină care este nivelul principal (superior) al ierarhiei. În fereastra Project Manager se selectează folderul respectiv şi din meniul DESIGN ¨ Make Root, sau similar din meniul pop-up. Folderele de pe nivelurile inferioare pot exista sau dacă nu, vor fi create. În Capture există o distincţie între structura fizică – numărul de foldere schemă şi structura ierarhică care stabileşte legăturile de subordonare dintre folderele respective. În modul de afişare File din Project Manager ierarhia nu este vizibilă, structura ierarhică fiind afişată atunci când se apasă pe Hierarchy. Din modul de afişare File fiecare folder poate fi accesat individual, direct fără a ţine cont de ierarhie. Relaţia ierarhică între foldere se stabileşte atunci când într-un folder dat se creează un bloc ierarhic care face trimitere la un alt folder. Schemã ierarhizatã propusã pentru laborator Din exemplul prezentat vor rezulta etapele necesare generării unei scheme ierarhizate. Se propune realizarea unui radioreceptor tip reflex cu schema prezentată în figura 4. Se doreşte reprezentarea schemei sub formă ierarhizată, porţiunile de schemă din chenarul desenat cu linie punctată fiind incluse în două scheme aflate pe nivelul inferior. Cele două blocuri vor purta numele ARF –de la amplificator de radiofrecvenţă şi AAF –de la amplificator de audiofrecvenţă. Este vorba deci de o ierarhie simplă, cu numai două niveluri de adâncime.

3

Fig. 4 Schema unui radioreceptor “reflex” propusã spre a fi realizatã ca structurã ierarhizatã

În figura 5 se poate observa nivelul principal al schemei ierarhizate, iar în figura 6 blocurile (nivelurile) inferioare.

Fig. 5 Nivelul principal al schemei radioreceptorului “reflex”

Presupunem în cele ce urmează că se începe realizarea schemei de la zero, neexistând scheme, anterior elaborate, pentru blocurile de pe nivelurile inferioare. Subliniem că în practică este posibil ca schemele de pe nivelul inferior să existe şi se pune doar problema reunirii lor întrun proiect cu structură ierarhizată.

Pe nivelul superior (root) se va găsi o schemă obişnuită, ce conţine simboluri, componente fizice şi conexiuni electrice, în locul zonelor SCM delimitate prin frontierele punctate apărând blocuri de ierarhizare. Pe nivelurile inferioare în punctele unde au fost întrerupte conexiunile se vor găsi porturi de ierarhizare, denumite corespunzător. Se sugerează numele din figura 5.

Fig. 6 Nivelurile inferioare ale schemei radioreceptorului “reflex”

L1

INDUCTOR

R3

R2

T1

TRNSFMR 165P

1 5

6

4 8

C3CAP NP

PZ1PIEZO BUZZER_2

-

+ -9V

Q2PNP BCE

R2R2

D1DIODE

C4

CAP NP

+ C5CAP POL

R4R2

C1CAPACITOR VAR

C2

CAP NP

J1

CON2

12

R1R2 Q1

PNP BCE

C1CAPACITOR VAR

AAF

AAF SCH

B1 B2

B3

L1

INDUCTOR

T1

TRNSFMR 165P

1 5

6

4 8

J1

CON2

12

ARF_1

ARF SCH

A1

A2

A3

A4

-9V

C4

CAP NP

R3

R2

+ C5CAP POLC2

CAP NP

Q2PNP BCE

A4

A2

A3

R2R2

R1R2

A1

C3CAP NP

D1DIODE

B3

Q1PNP BCE

R4R2

B2

B1

PZ1PIEZO BUZZER_2

-

+

4

Se crează un proiect nou, de tip schemă, cu numele RADIO; se creează automat un singur folder schemă,

cu numele SCHEMATIC1, folder care conţine o pagină schemă numită PAGE1. Folderul creat este de tip root, fiind precedat de “/”. Pentru mai multă claritate se recomandă redenumirea folderului root în RADIO_BLOC. Se poate apoi redenumi pagina schematică PAGE1. Se poate utiliza acelaşi nume ca şi folderul, deşi nu este obligatoriu. Redenumirea se execută similar pentru folder şi pentru pagina schemă: se selectează în fereastra Project Manager folderul sau pagina schemă. Din meniul DESIGN se alege Rename. În fereastra deschisă se tastează noul nume şi se confirmă cu OK. Se trece apoi la crearea de noi foldere schemă şi a paginilor SCM asociate, pagini care nu sunt create automat odată cu folderul. În cazul nostru structura conţine două foldere numite ARF şi AAF. Pentru a realiza acest lucru, în fereastra Project Manager se selectează fişierul design (radio.dsn) şi apoi din meniul DESIGN se alege New Schematics. Se introduce ARF pentru numele noului folder creat. Apoi se selectează noul folder (ARF) şi din meniul DESIGN se alege New Schematic Page pentru a crea o pagină în interiorul folderului ARF. Se propune implicit pagina cu numele Page1, nume care se preferă a fi schimbat în ARF. Structura proiectului trebuie să arate ca în figura 7.

Fig. 7 Structura proiectului ierarhizat al radioreceptorului “reflex” Se deschide pentru editare pagina de pe modulul principal prin dublu click sau din meniul popup Edit Page.

Se procedează la crearea blocurilor ierarhice. Se poate utiliza butonul din paleta cu unelte sau din meniul PLACE se alege Hierarchical Block. Pe ecran apare fereastra Place Hierarchical Block. “Reference” este numele blocului ierarhic respectiv. Se poate utiliza BLOC1 sau ARF, denumirea nefiind importantă. În câmpul Implementation Type se alege Schematic View, adică blocul se va referi la un articol de tip schemă electrică. În căsuţa Implementation Name se introduce numele folderului de pe nivelul inferior care va fi referit de blocul ierarhic care se va crea. În acest caz se introduce ARF, folder creat anterior. Trebuie acordată atenţie introducerii corecte a numelui, ţinând seama de caracterele scrise cu majuscule. Căsuţa Path and filename se lasă necompletată. Programul permite adăugarea unor foldere schemă exterioare proiectului, caz în care trebuie precizată calea şi numele fişierului anexat. Butonul de selecţie din căsuţa Primitive se lasă pe poziţia Default. Se poate utiliza şi No. Dacă butonul este pe poziţia Yes atunci nu se va putea coborî în ierarhie, chiar dacă aceasta a fost definită. După introducerea datelor se confirmă cu OK. În continuare cursorul îşi schimbă forma în cruce şi se trece la desenarea conturului dreptunghiular al blocului ierarhic. Desenarea se face ţinând apăsat butonul stâng al mouse-ului şi eleiberându-l în momentul când conturul are forma convenabilă. Pe ecran apare conturul rectangular alături de numele său şi de numele folderului spre care face trimitere (ARF). Este posibilă modificarea formei blocului selectând conturul în apropierea colţurilor şi deplasând cursorul.

Etapa următoare presupune adăugarea pinilor ierarhici. Pentru blocul ARF aceştia sunt în număr de 4. Se poate selecta butonul din paleta cu unelte sau din meniul PLACE se alege Hierarchical Pin. Pe ecran apare

5

fereastra Place Hierarchical Pin de unde se selectează numele pinului şi tipul acestuia. Numele pinului se alege A1, tipul Passive iar în căsuţa Width se lasă selecţia Scalar. Se confirmă cu OK şi la nivelul cursorului apare pinul ierarhic care se deplasează în interiorul blocului ierarhic, la limita conturului acestuia. Se confirmă plasarea cu click. Programul trece automat la plasarea pinului următor, incrementând numele pinului care devine A2. Se continuă cu plasarea tuturor pinilor necesari. Pentru mai buna urmărire a schemei se recomandă păstrarea poziţiei relative a pinilor pe contur.

Programul Capture utilizează proprietatea legată de tipul pinilor pentru a face verificări de natură electrică ale schemei (Electrical Rule Check). Deoarece nu ne propunem acest lucru, tipul pinului nu este relevant. Tipul pinului ierarhizat determină însă aspectul grafic al acestuia, fiind posibile patru forme distincte, care pot fi observate în tabelul 1.

Tabelul 1 După plasarea pinilor blocului ARF se reiau operaţiile şi se creează similar blocul ierarhic AAF.

Se desenează schema de pe nivelul superior prin adăugarea componentelor şi a conexiunilor. Se trece apoi la editarea numelor simbolurilor şi a valorilor aferente. Se salvează schema, apelând din meniul FILE comanda Save şi confirmând salvarea cu OK. Se trece la desenarea schemelor de pe nivelurile ierarhice inferioare. Se pot deschide paginile din Project Manager sau se poate selecta blocul ierarhic şi apoi comanda Descend Hierarchy din meniul VIEW, pentru a coborî pe nivelul ierarhic inferior. Se preferă ultima variantă, ocazie cu care se verifică dacă ierarhia a fost corect creată. Dacă da, atunci la coborârea în ierarhie trebuie să apară pagina schemă cu numele corespunzător: ARF, respectiv AAF.

Verificarea creării corecte a structurii ierarhice mai poate fi făcută prin vizualizarea ierarhiei în fereastra Project Manager, care trebuie să arate ca în figura 7.

În figura 8 se observă folderul de pe nivelul principal (root) şi cele două foldere subordonate, în ordine, AAF şi ARF, care apar cu semnul “+” care permite detalierea conţinutului lor. Totodată apar listate simbolurile utilizate pe nivelul principal.

Pentru a asigura legătura electrică în ierarhie trebuie ca în schemele de pe nivelurile inferioare să se plaseze porturi ierarhice cu nume care au corespondent în pinii ierarhici de pe nivelul superior. Plasarea porturilor ierarhice se face utilizând butonul din paleta cu unelte sau din meniul PLACE se alege Hierarchical Port. Pe ecran apare fereastra Place Hierarchical Port, care este similară ferestrelor Place Power sau Place Ground. Fereastra are un browser grafic în partea centrală unde pot fi vizualizate formele simbolurilor. Se poate alege orice formă de port din biblioteca CAPSYM.OLB. Se va introduce şi numele portului (A1) în căsuţa Name. Se confirmă cu OK şi se plasează cele patru porturi din blocul ARF. Se încearcă să se respecte poziţia relativă a porturilor, conform schemei sau conform poziţiei pinilor ierarhici de pe nivelul superior. Se observă incrementarea numelor porturilor.

6

Fig. 8 Prezentarea part-urilor utilizate pe nivelul principal al structurii ierarhizate

Se desenează schema ARF plasând componentele fizice necesare. Se editează numele şi valorile

corespunzătoare. La final se salvează schema. Se procedează similar pentru schema din folderul AAF. Se verifică coborârea în ierarhie cu Descend Hierarchy sau urcarea cu Ascend Hierarchy. În final se poate salva tot proiectul din Project Manager. Dacă schemele de pe nivelurile inferioare au fost create în prealabil se poate proceda în modul următor: 1. Se realizează structura de foldere, ca în figura 7. 2. Se adaugă porturi cu nume corespunzătoare în schemele de pe nivelul inferior. 3. Se adaugă blocuri ierarhice pe nivelul superior. Se observă că faţă de exemplul prezentat au fost inversate etapele 2 şi 3. Programul Capture oferă astfel o mare flexibilitate, fiind posibil a se modifica uşor structura ierarhică prin adăugarea de foldere existente sau crearea de foldere noi.

OBS. Faţă de situaţiile prezentate în exemplu pot interveni şi următoarele: a. La crearea unui bloc ierarhic, dacă folderul spre care face referire blocul ierarhic (nume precizat de Implementation Name) nu există, el se creează automat la coborârea în ierarhie. Programul solicită introducerea numelui paginii schemă care va fi creată în noul folder. Mai mult, dacă în blocul ierarhic au fost definiţi pini ierarhici, la coborârea în ierarhie apar plasate în pagina schemă de pe nivelul inferior porturile ierarhice cu numele corespunzătoare. b. În mod invers, dacă folderele ce corespund nivelurilor inferioare sunt deja create şi au ataşate porturi ierarhice, după crearea blocului ierarhic pe nivelul superior apar automat pinii ierarhici cu numele corespunzătoare.

SCHEME ELECTRICE CONCATENATE

Obţinerea schemelor electrice concatenate este mult mai simplă decât obţinerea celor ierarhizate. Structurile concatenate sunt utilizate în situaţiile în care schema electrică pe care utilizatorul doreşte să o realizeze este de dimensiuni foarte mari şi nu este posibil sau convenabil să fie păstrată în cadrul documentaţiei echipamentului (sistemului) electronic sub această formă. În aceste condiţii se vor crea scheme electrice mai mici pe formate standard (A4, A3), scheme care, având acelaşi nivel de importanţă, nu pot fi concepute ca structuri ierarhizate. Alteori, pentru motive de claritate se ia decizia de a se împărţi proiectul pe pagini, chiar dacă ar avea loc pe o singură pagină de dimensiuni mai mari.

7

Fig. 9 Schemă electrică “prea mare” care se doreşte a fi transformată

în două scheme electrice concatenate

În figura 9 este prezentată schema electrică iniţială, schemă secţionată imaginar cu o linie punctată ce va reprezenta graniţa dintre desenele-schematice separate care se vor obţine. În vederea obţinerii celor două scheme concatenate este bine să fie plasate simboluri monopin sugestive care să realizeze legăturile dorite. Aceste simboluri (de tip săgeată) vor primi pe terminalele lor numele de semnal necesare pentru conectarea celor două scheme electrice.

În figurile 10 şi 11 sunt prezentate desenele-schematice obţinute în urma operaţiilor de "secţionare", plasare a simbolurilor monopin şi plasare a numelor de semnal (semnalele sunt notate SEM1 ... SEM4).

U1C

7408

9

108

U3A74AC74

3

1

2

4

5

6CLK

CLR

D PR

E

Q

Q

R1R

U1A

7408

1

23

U2A

74AC32

1

23

C1

CAP NP

U2B

74AC32

4

56

U1B

7408

4

56

8

Fig. 10 Partea stângã a schemei electrice SCM1

Fig. 11 Partea dreaptã a schemei electrice SCM2

Din punct de vedere al sistemului de simulare ORCAD Capture schemele concatenate trebuie să fie

conţinute în interiorul unui singur folder schematic, conexiunile dintre pagini realizându-se prin conectoarele numite Off-page connectors (figura 12). În acest tip de design toate paginile SCM se află pe acelaşi nivel de ierarhizare. Conexiunea electrică dintre SCM1 şi SCM2 este invizibilă, fiind făcută prin intermediul numelor asociate conectoarelor “off-page”. Aceste nume reprezintă de fapt semnale alocate unor arbori de interconectare din cele două scheme, iniţial disjuncte. În urma plasării conectoarelor, interconectării lor în cadrul celor două pagini schematice şi alocării unor nume corespunzătoare, structurile SCM1 şi SCM2 vor deveni concatenate şi vor fi transferate spre o singură placă de circuit imprimat.

U1A

7408

1

23

SEM2

U2A

74AC32

1

23

SEM1U1C

7408

9

108

U1B

7408

4

56

SEM3

SEM4

C1

CAP NP R1R

SEM4

SEM2

SEM1

U2B

74AC32

4

56

SEM3

U3A74AC74

3

1

2

4

5

6CLK

CLR

D PR

E

Q

Q

A7

9

Fig. 12 Legătura prin conectoare “off-page” în cadrul unei scheme electrice concatenate

Conectoare de legãtură cu exteriorul schemei curente (Off page connectors)

Pentru o mai bună înţelegere a structurilor ierarhizate şi concatenate din cadrul sistemului de proiectare ORCAD, este prezentat un exemplu de proiect SCM complex, conţinând două foldere schematice iar acestea, la rândul lor, fiind constituite fiecare din două pagini SCM. Se pot observa interconectări pe orizontală, prin intermediul conectoarelor “off-page” şi interconectări pe verticală, prin intermediul blocurilor şi porturilor de iererhizare.

Fig.13 Proiect complex cu scheme electrice ierarhizate şi concatenate

Privind figura de mai sus, pot fi făcute următoarele precizări: • pinul de ierarhizare X din SCM1 este conectat electric cu portul de ierarhizare X din SCM3 în urma generării structurii ierarhizate. • portul de ierarhizare X din SCM3 este conectat electric cu conectorul “off-page” din SCM3 deoarece au acelaşi nume de semnal şi sunt amplasate în aceeaşi pagină schematică. • conectorul “off-page” din SCM3 este conectat electric cu conectorul “off-page” din SCM4 deoarece au acelaşi nume de semnal şi sunt amplasate în acelaşi folder schematic. • conectorul “off-page” din SCM4 este conectat electric cu arborele “X” deoarece au acelaşi nume de semnal şi sunt amplasate în aceeaşi pagină schematică. • arborele “X” din SCM4 NU este conectat electric cu arborele “X” din SCM2 deoarece, cu toate că au acelaşi nume de semnal, sunt amplasate în pagini şi foldere schematice diferite, disjuncte.

1

Laborator 2 OrCAD

Fig.1 Schema din fig.1 va fi desenată într-un proiect structurat ierarhic. Blocurile halfadd_A şi halfadd_B conţin

aceeaşi schemă, care este reprezentată în fig.2.

Fig.2 Biblioteca GATE.olb conţine par-urilor din scheme: 74LS32, 74LS04, 74LS08, 74LS32 Pentru a desena schema din fig.1 se va creea blocul halfadd_A. Etapele sunt: - definirea blocului:

o din grupa de comenzi place, se alege comanda Hierarchical Block. Se va deschide fereastra din fig. 3

1. Se trece numele de halfadd la Reference; 2. În zona Implementation Type se apasă pe

butonul care are reprezentat săgeata şi se alege Schematic View;

3. În câmpul corespunzător comenzii Implementation name se trece HALFADD;

4. Se apasă pe butonul OK; 5. Se ţine apăsat butonul din stânga a mouse-ului,

se defineşte un dreptunghi care să fie suficient de mare, astfel ca să se poata plasa în interiorul lui patru Pini.

6. Se menţine selectat blocul desenat (trebuie să fie marcat de linie punctată).

Fig.3

2

o din grupa de comenzi place, se alege comanda Hierarchical Pin

Fig.4 Plasarea pinilor se face: 1. în câmpul Name se trece X, 2. la Type se alege input, 3. se apasă OK, 4. se poziţionează în parte a stângă pinul, 5. Se apasă butonul din dreapat a mous+ului şi se alege comanda Edit Properties, 6. se procedeaza la fel pentru pinul cu numele Y, 7. pentru pinii SUM şi CARRY se alege tipul de pin output, în rest se procedează ca şi la pinii

anteriori.. o După desenarea completă a blocului HALFADD_A (inclusiv poziţionarea celor patru pini) se

copie (se selectează blocul prin poziţionarea selectorului în interiorul conturului, se alege comanda copy din grupa de comenzi Edit sau combinaţia de taste „Ctrl+C”). Blocul HALFADD_B se aduce cu comanda paste (grupa de comenzi Edit sau combinatia de taste „Ctrl+V”).

Pentru a desena schema ataşată blocului se selectează blocul şi se dă în lucru comanda Descendent Hierarchy (este în grupa de comenzi View sau prin apăsarea butonului din dreapta a mouse-ului). Se acceptă crearea unei pagini 1 în schematicul cu numele blocului. În pagina care se va deschide se desenează schema din fig.2.

Schema din fig.5 conţine două blocuri ierarhice. Pinii ataşaţi blocurilor sunt definiţi astfel:

Nume pin Tip pin Width A[0..7] INPUT, Bus WE INPUT, Scalar Backup POWER Scalar A[0..7] Bidirectional Bus Utilizarea comenzii BUS:

1. de la pin se pleacă cu un traseu construit cu Wire, 2. se plasează în capătul fiecărui segment construit cu wire câte un simbol cu Bus Entry, 3. se unesc capete lui Bus Entry cu Bus, 4. comanda Net alias se utilizează pentru a asocia nume fiecărui fir care alcătuieşte magistrala (Bus), precum

şi magistralei. Numele dat magistralei trebuie să coincidă cu numele date firelor, iar numărul de fire este specificat între două paranteze dreptunghiulare (primul şi ultimul).

Dacă distanţa dintre pinii conectaţi la magistrală corespunde distanţei dintre două noduri ale grid-ului, pentru a fi expeditivi se poate apăsa tasta cu F4. Astfel pot fi multiplicate segmentele wire şi bus entry. Se procedează astfel: se duce un segment, se apasă tasta ESC ţi apoi tasta F4.

`

3

Fig.5

Biblioteca DISCRETE

Biblioteca MICROCONTROLLER

Biblioteca MISC

R (R1 siR2)

C (C1 siC2)

CAPACITOR POL (C3)

SW KEY-SPST (S1)

CRYSTAL (Y1)

80C51 (U1)

82C82

4

Blocul POWER

Biblioteca DISCRETE Biblioteca TRANSISTOR

TRANSFORMER (T1)

BRIDGE (D1)

R (R3, R5)

CAPACITOR POL (C4,C5)

DIODE (D2, D3, D4)

POT (R4)

BATTERY (BT1)

P2703AB/TO (U5)

NPN BCE (Q2)

5

Blocul Memory

U3 si U4 au 20 pini. Pinii 10 (GND) si 20 (VCC) sunt de tip Power Schema din fig.5 conţine două blocuri ierarhice. Pinii ataşaţi blocurilor sunt definiţi astfel:

Nume pin Tip pin Width A[0..7] INPUT, Bus WE INPUT, Scalar Backup POWER Scalar A[0..7] Bidirectional Bus Utilizarea comenzii BUS:

5. de la pin se pleacă cu un traseu construit cu Wire, 6. se plasează în capătul fiecărui segment construit cu wire câte un simbol cu Bus Entry, 7. se unesc capete lui Bus Entry cu Bus, 8. comanda Net alias se utilizează pentru a asocia nume fiecărui fir care alcătuieşte magistrala (Bus), precum

şi magistralei. Numele dat magistralei trebuie să coioncidă cu numele date firelor, iar numărul de fire este specificat între două paranteze dreptunghiulare (primul şi ultimul).

Dacă distanţa dintre pinii conectaţi la magistrală corespunde distanţei dintre două noduri ale gridului, pentru a fi expeditivi se poate apăsa tasta cu F4. Astfel pot fi multiplicate segmentele wire şi bus entry. Se procedează astfel: se duce un segment, se apasă tasta ESC ţi apoi tasta F4.

6

Biblioteca SRAM 6264

7

Biblioteca CONNECTOR Biblioteca DISCRETE U12 are 68pini TESTPOINT (TP) HEADER 8 (p) CAP NP (C3 si C4) CRYSTAL (Y1) SW PUSHBUTTON (S1)

Laborator 3 ‐ OrCAD Capture – Part editor

1. Sa se creeze simbolul electric pentru componenta din Figura 1.

Figura 1. Secțiunile A si B

Numele componentei este ISO23. Prefixul utilizat in schemele electrice este U. Capsula acestei componente conține doua simboluri electrice identice. Secțiunile sunt notate cu litere.

Pinii din partea stânga sunt de tip input, iar cei din dreapta de tip output. Numele pinilor sunt IN1, IN2 si respectiv OUT1, OUT2 si nu trebuie sa fie vizibile in simbolul componentei. Forma pinilor este short.



Numele componentei este 40CPQ060. Prefixul utilizat in schemele electrice este D. Capsula acestei componente conține doua simboluri electrice identice. Secțiunile sunt notate cu litere.

Pinii sunt de tip passive. Numele pinilor sunt A1 (stanga jos), A2(dreapta jos) si CK (sus) si nu trebuie sa fie vizibile in simbolul componentei. Forma pinilor este short.



Numele componentei este 119LNS. Prefixul utilizat in schemele electrice este L. Capsula acestei componente conține doua simboluri electrice identice. Secțiunile sunt notate cu litere.

Pinii sunt de tip passive si sunt notați cu L1 pana la L4. Numele acestora nu trebuie sa fie vizibile in simbolul componentei. Forma pinilor este short.

4. Să se deseneze simbolul electric pentru componenta din fig.9.

5. 6. Fig.9 secţiunile A şi B

Numele componentei este 2N6660. Prefixul utilizat în schemele electrice este Q.

Capsula acestei componente conţine două simboluri electrice identice. Secţiunile sunt notate cu litere.

Pinii sunt de tip passive şi notaţi cu Q1 până la Q3. Forma pinilor este short.



Numele componentei este 4306R‐102/SIP40. Prefixul utilizat in schemele electrice este RD. Capsula acestei componente conține doua simboluri electrice diferite, notate cu litere. Pinii ambelor secțiuni au forma short si sunt de tip passive. Corespondenta număr‐nume a pinilor poate fi regăsita in tabelul de mai jos:

Sectiune Numar Nume

A 1 A1

A 2 A2

A 3 A3

A 4 A4

A 5 A5

A 6 A6

B 7 AN1

B 8 AN2

B 9 CK

Numele pinilor nu trebuie sa fie vizibil in simbolul componentei.


3

1

2

4

5

6


Numele componentei este 40CPQ060ISO. Prefixul utilizat in schemele electrice este D. Capsula acestei componente conține doua simboluri electrice diferite, notate cu litere. Secțiunea A are pinii de tip passive, iar la secțiunea B pinii din dreapta sunt de tip input iar cei din stânga de tip output. Forma tuturor pinilor este short. Corespondenta număr‐nume a pinilor poate fi regăsita in tabelul de mai jos:

Secțiune Număr Nume

A 1 D1

A 2 D2

B 3 IN1

B 4 OUT1

B 5 OUT2

B 6 IN2




Numele componentei este 2N544/2121SPDT. Prefixul utilizat in schemele electrice este XLS. Capsula acestei componente conține doua simboluri electrice diferite, notate cu litere.

Ambele secțiuni au pinii de tip passive. Forma pinilor este line respectiv dot pentru secțiunea A si short pentru secțiunea B. Corespondenta număr‐nume a pinilor poate fi regăsita in tabelul de mai jos:

Secțiune Număr Nume

A 1 COIL1

A 2 COIL2

A 3 CONT1

A 4 CONT2

A 5 CON3

B 6 GATE

B 7 T1

B 8 T2




Numele componentei este CD4027BMS. Prefixul utilizat in schemele electrice este U. Capsula acestei componente conține doua simboluri electrice identice, notate cu litere. Forma pinilor, numărul si numele sunt corespunzătoare cu imaginea din Figura 7. Suplimentar fata de pinii din figura, componenta mai are un pin cu forma zero length de tip power cu numărul 8 si numele GND ce nu este vizibil in imagine. Tipul pinilor este corespunzător cu tabelul de mai jos:

Nume Tip

J Input

K Input

CLK Input

Q Output

Q_ Output

R Input

S Input

VDD Power

GND Power


Figura 8. Secțiunile A ‐ D

Numele componentei este CDB4565. Prefixul utilizat in schemele electrice este U. Capsula acestei componente conține patru simboluri electrice identice, notate cu litere. Forma pinilor, numărul si numele sunt corespunzătoare cu imaginea din Figura 8. Tipul pinilor este corespunzător cu tabelul de mai jos:

Nume Tip

R Input

S1 Input

S2 Input

C Input

M Input

Y Output

Y_ Output

VCC Power

GND Power

12. Sa se creeze un proiect nou, si sa se plaseze in schema acestuia din bibliotecile deja existente in Capture componentele din tabelul de mai jos. Modificați aceste componente conform desenelor din tabel utilizând comanda „edit part”.

Nume componenta originala Imagine componenta după modificare

TRNSFMR 165P

4306R‐102/SIP

4N25A

40CPQ060/TO

5305HD

5PLC

154AC

20‐1241‐SPST

IRFP3710

Aplicatii la realizarea de biblioteci

1. Sa se realizeze schema electrica din fig.1. Schema reprezinta o aplicatie tipica (oscillator Wien) pentru un circuit integrat de tip amplificatory operational cvadruplu TL084 (4 amplificatoare pe componenta) de precizie. Puntea Wien va fi realizata cu doua circuite integrate, IC2 si IC3. Simbolurile pentru parturile amplificatorului operational si a puntii Wien vor fi create intr-o biblioteca care va fi atasata in subdirectorul proiectului si va contine schema din figura 1.

Fig. 1 Schema electrica a oscilatorului Wien

DISCRETE library DIODE library

R (R1,R4, R5) POT (R3) CAP NP (C1) D1N4148

2. Sa se realizeze structura de interconectare a unui modul electronic reprezentand un detector de vibratii (fig. 2) realizat cu ajutorul amplificatorului TL084 (creat la punctul anterior), referit in schema IC1. Se va crea o biblioteca proprie proiectului care va contine atat simbolul pentru circuitul IC1 cat si simbolurile electrice de tip power pentru +Ub, -Ub, si U0.

DISCRETE library DIODE library

R2 (R6:R12, R14:R17)

POT (R13) CAP NP (C2, C6)

CAP POL (C3:C5, C7:C9) D1N4148

BATTERY (BT1) JFET N(Q2) SPEAKER (LS1)

Fig.2 Schema electrica a detectorului de vibratii

Realizaţi structura de interconectare a schemei electrice respectând următoarele cerinţe:

1 Verificaţi dacă schema este corect desenată din punct de vedere electric. 2 Extrageţi lista de materiale. 3 Placa are forma circulară cu diametrul de 81mm. În centrul plăcii se va prevedea o gaură de prindere cu diametrul de 3mm. 4 Circuitul imprimat va fi realizat pe o placă simplu placat. 5 Traseul de masă (notat în schemă cu gnd) va avea lăţimea de 1 mm. Restul traseelor vor fi de 0,45 mm. 6 Pe placă se vor inscripţiona: - numele studentului pe layerul electric cu componente (TOP), - numărul grupei pe layerul de inscripţionare SSBOT. Pentru a rezolva punctele 1 şi 2 se vor aplica programele utilitare: 1. Design Rules Check, “Verificaţi dacă schema este corect desenată din punct de vedere electric.” se găseşte în meniul TOOLS, disponibil doar în cazul în care este selectat design-ul. Rolul acestui program este de a informa proiectantul asupra unor elemente de neclaritate (warnings) sau erori grave (errors) care au fost identificate în cadrul proiectului realizat. Atenţionările şi erorile sunt plasate într-o matrice (numită ERC – Electrical Rules Check) care conţine pe linii şi pe coloane diverse tipuri electrice de terminale aparţinând componentelor şi dispozitivelor electronice reale. La intersecţia lor sistemul de proiectare poate lăsa câmp liber (nu sunt probleme), poate plasa un “W” (eticheta care atenţionează că în locul unde se plasează marker-ul ar putea fi o problemă) sau un “E” (etichetă care avertizeză că în locul unde se plasează marker-ul este problema de interconectare gravă).

2. Bill of Materials, „Extrageţi lista de materiale”.

3 Trasarea contur plăcă „Placa are forma circulară cu diametrul de 81mm.” Se face astfel: - Se accesează din grupa de comenzi Options - System Settings.

Display units - Se bifează cerculeţul din dreptul unităţii de măsură (mm). Grids – Câmpurile corespunzătoare lui Detail grid şi Visibile grid vor fi completate cu valoarea razei (40.5)

Realizarea unui contur de placă se face utilizând meniul Tool, comanda Obstacle, obţiunea New. Crucea mică ce apare în aria de lucru indică faptul că este deja posibil să se înceapă trasarea liniei de contur. Cum încă nu se cunoaşte ce tip de contur va fi desenat, este indicat să se apeleze la meniul contextual (clic-dreapta) şi să se aleagă opţiunea Properties. În acest moment va apărea tabloul “Obstacle” în care trebuie să se specifice elementele conturului de placă dorit.

Plasarea găurilor de prindere „În centrul plăcii se va prevedea o gaură de prindere cu diametrul de 3mm.” Comanda care se foloseşte este din grupa de Tool, Component, New. Se deschide fereatra Add Component.

Se apasă pe butonul Footprint şi din biblioteca Layout se alege MTHOLE 1 sau MTHOLE 2 sau MTHOLE 3. Se apasă pe butonul OK.

Poziţionarea componentei în centrul plăcii: Location, X şi Y se trece 0. Se apasă OK.

Stabilirea diametrului găurii de prindere: Se selectează componenta MTHOLE şi se accesează baza de date corespunzătoare lui Padstack.

Se aleg din prima coloană Layerele DRLDWG şi DRILL. Se trece valoarea găurii la Pad Width şi la Pad Height. 4 Stabilirea tipului de placă „Circuitul imprimat va fi realizat pe o placă simplu placat.”

Circuit simplu placat: - BOTTOM – routing - TOP, GND, POWER, INNER1 şi INNER2 devin Unused.

5 Stabilirea lăţimii traseeelor „Traseul de masă (notat în schemă cu gnd) va avea lăţimea de 1 mm. Restul traseelor vor fi de 0,45 mm.” Se accesează baza de date corespunzătoare lui Nets.

Se selectează din coloana NET NAME net-ul cu numele GND, iar în coloana Width Min Con Max se trece valoarea impusă (1mm). Se procedează la fel pentru restul traseelor. 6 Inscripţionarea plăcii „Pe placă se vor inscripţiona:

- numele studentului pe layerul electric cu componente (TOP), - numărul grupei pe layerul de inscripţionare SSBOT.”

Comanda: Tool, Text, New. Text String – se trece textul Layer – se alege pe ce layer dorim să apară scris textul. Se va bifa Mirrored numai pentru textele care trebuie scrise pe layere care au în nume BOTTOM.

Finalizarea plăcii implică: - plasarea componentelor în interiorul conturlui - construirea traseelor: comenzile AUTO, Autoroute, Board.


1 Verificaţi dacă schema este corect desenată din punct de vedere electric. 2 Extrageţi lista de materiale. 3 Placa are forma dreptunghiulară cu laturile de 50/72mm.

La 5mm de colţul din stânga sus a plăcii se va prevedea o gaură de prindere cu diametrul de 3mm. 4 Circuitul imprimat va fi realizat pe o placă simplu placat. 5 Traseul de masă (gnd) va avea lăţimea de 0,9 mm. Restul traseelor vor fi de 0,35 mm. 6 Pe placă se vor inscripţiona:

- numele studentului pe layerul de inscripţionare corespunzător celui cu componente (SSTOP),

- numărul grupei pe layerul cu trasee (BOT).


1 Verificaţi dacă schema este corect desenată din punct de vedere electric. 2 Extrageţi lista de materiale. 3 Placa are forma pătrată cu latura de 79mm.

La 5mm de colţul din dreapta sus a plăcii se va prevedea o gaură de prindere cu diametrul de 4mm. 4 Circuitul imprimat va fi realizat pe o placă simplu placat. 5 Traseul de masă (gnd) va avea lăţimea de 0,95 mm. Restul traseelor vor fi de 0,31 mm. 6 Pe placă se vor inscripţiona:

- numele studentului pe layerul de inscripţionare (SSTOP) corespunzător celui cu componente,

- numărul grupei pe layerul de inscripţionare corespunzător celui cu trasee (BOT). Realizaţi structura de interconectare a schemei electrice respectând următoarele cerinţe:

1 Verificaţi dacă schema este corect desenată din punct de vedere electric. 2 Extrageţi lista de materiale. 3 Placa are forma circulară cu diametrul de 79mm. Gaura de prindere cu diametrul de 3mm se va plasa în sectorul corespunzător cadranului II dintr-un cerc trigonometric. 4 Circuitul imprimat va fi realizat pe o placă simplu placat. 5 Traseul de masă (gnd) va avea lăţimea de 0,75 mm. Restul traseelor vor fi de 0,32 mm. 6 Pe placă se vor inscripţiona: - numele studentului pe layerul cu componente (TOP),

- numărul grupei pe layerul de inscripţionare corespunzător celui cu trasee (SSBOT).

Accesarea utilitarului Library Manager se poate face in mai multe moduri: 1. Tools, Library Manager

2. File,Library Manager

3. Folosind butonul dedicat

Pentru crearea unui nou footprint se foloseste comanda Create New Footprint

Name of Footprint: se trece numele sub care va fi salvat simbolul in biblioteca.

Footprintul primeste automat primul PIN.

Options, System Settings

Se alege unitatea de masura si se stabiuleste Gridul pentru Place grid. Deregula, trebuie sa fie multiplu sau submultiplu a lui 2,54mm (cele din foaia de catalog) dar in funtie de distanta dintre pini poate fi ales si la alte valori Adaugarea de PINi se face in baza de date corespunzatoare comenzii

Adaugarea de Pini Prin copierea lui Pad 1 se introduc numărul de randuri egal cu numărul de pini din foaia de catalog. In coloanele Pad x loc si Pad y loc se trec coordonatele fiecărui pin calculate in raport cu Pad 1, care este considerat origine adica x si y 0,0 si pozitionate la distanta stabilita la place grid. Forma si dimensiunile Pad-urilor In baza de date corespunzatoare comenzii Padstack se seteaza: Forma pastilei in coloana Pad Shape Dimensiunea pastilei in coloanele Pad Width si Pad Height.

In functie de tipul componentei (SMD sau THT) pad-urile sunt definite astfel: Layer Name THT

(terminale sub forma de ace)SMD

(terminale sub forma de pastile) Top DA DA Bootom DA NU Plane DA NU Inner DA NU SMTOP DA DA SMBOT DA NU SPTOP NU DA SPBOT NU NU SSTOP NU NU SSBOT NU NU

ASYTOP DA DA ASYBOT DA NU DRLDWG DA NU DRILL DA NU Obstacolul care insoteste footprintul trebuie sa fie de tip Place Outline pe layerul :

- THD pe Global Layer - SMD pe TOP. - Este important pentru ca delimiteaza pe placa locul pentru componenta

respectiva. Marcarea cu vopsea a formei componentei se face cu obstacole pe layerele ASYTOP si SSTOP. Salvarea footprintului construit se face cu comanda Save Footprint As.

Comform foilor de catalog de mai jos creaţi câte o amprentă (footprint) pentru fiecare componentă. Ele vor fi salvate într-o bibliotecă cu numele Dumneavoastră. Atentie, desenele reprezinta dimensiunile componentei, nu dimensiunile footprint-ului.

1 .

Dimensiuni (mm)

L W T e g 2.0±0.2 1.25±0.2 1.25±0.2 0.2 0.5

2.

Dimensiuni (mm)

D T H F Ød 5.5 3.5 10.5 5.0 0.6

Comform foilor de catalog de mai jos creaţi câte o amprentă (footprint) pentru fiecare componentă. Ele vor fi salvate într-o bibliotecă cu numele Dumneavoastră.

1 . Dimensiuni (mm)

e L T W 0.10÷0.20 0.60±0.03 0.3±0.03 0.3±0.03

2.

Comform foilor de catalog de mai jos creaţi câte o amprentă (footprint) pentru fiecare componentă. Ele vor fi salvate într-o bibliotecă cu numele Dumneavoastră.

1 . Dimensiuni (mm)

e L T W 0.15÷0.35 1.0±0.05 0.5±0.05 0.5±0.05

2.

Dimensiuni (mm) D T H F Ød

7.4 4 13.4 5.0 0.6

Comform foilor de catalog de mai jos creaţi câte o amprentă (footprint) pentru fiecare componentă. Ele vor fi salvate într-o bibliotecă cu numele Dumneavoastră. 1

.

Dimensiuni (mm) e L T W

0.12÷0.20 0.70±0.03 0.4±0.03 0.4±0.03

2.

Dimensiuni (mm) Lmax Dmax H d

7 3 26 0.45 Conform foilor de catalog de mai jos creaţi câte o amprentă (footprint) pentru fiecare componentă. Ele vor fi salvate într-o bibliotecă cu numele dumneavoastră.

1 .

Dimensiuni (mm)

L W T e g 2.0±0.2 1.25±0.2 0.9±0.2 0.2 0.5

2.

Conform foii de catalog creaţi o amprentă (footprint) pentru componenta de mai jos. Ea va fi salvata într-o bibliotecă cu numele dumneavoastră.

1. Sa se realizeze schema corespunzatoare circuitului din figura de mai jos, si apoi sa i se

realizeze cablajul imprimat, respectand urmatoarele cerinte:

� Componenta U1 va fi creata intr-o biblioteca noua;

� Schema va trebui verificata din punct de vedere electric, si pentru aceasta va trebui

generata lista de materiale;

� Placa va avea forma patrata, cu latura de 50 mm;

� Pe placa va fi prevazuta o gaura de prindere cu diametrul de 3.2mm, asezata la

distanta de 6mm de laturile corespunzatoare coltului din stanga jos;

� Placa va fi de tip simplu strat;

� Latimea folosita pentru trasee va fi de: 1mm pentru GND si VCC, 0.5mm pentru N1 si

0.2mm pentru N2;

� Placa va fi inscriptionata cu:

o Data la care a fost realizata placa, pe layerul SSTOP;

o Numele presoanei care a realizat placa, pe layerul BOTTOM;

� Componentelor li se vor aloca urmatoarele footprint-uri:

Componenta Biblioteca Footprint

R1,R2 TM_AXIAL AX/.375X.100/.034

L1 Se va crea conform desenului de mai jos INDUCTOR

C1 TM_CYLND CYL/D.225/LS.125/.031

U1 DIP100T DIP.100/6/W.300/L.375

A 5±0.5 mm

B 6.5±1 mm

C 28±0.5 mm

D 20±0.5 mm

E 2.5 mm

F 2 ±0.5 mm

W 0.5 mm

2. Sa se realizeze schema corespunzatoare circuitului din figura de mai jos, si apoi sa i se

realizeze cablajul imprimat, respectand urmatoarele cerinte:

� Componenta U1 va fi creata intr-o biblioteca noua;

� Schema va trebui verificata din punct de vedere electric, si pentru aceasta va trebui

generata lista de materiale;

� Placa va avea forma circulara, cu diametrul de 80 mm;

� Pe placa va fi prevazuta o gaura de prindere cu diametrul de 3.2mm, asezata in

centrul placii;

� Placa va fi de tip simplu strat;

� Componenta C2 va fi plasata pe spatele placii (pe bottom);

� Latimea folosita pentru trasee va fi de: 1.2 mm pentru GND V+ si V-, 0.3mm pentru

IN1 si 0.2mm pentru celelalte trasee;

� Placa va fi inscriptionata cu:

o Data la care a fost realizata placa, pe layerul BOT;

o Numele presoanei care a realizat placa, pe layerul SSTOP;

� Componentelor li se vor aloca urmatoarele footprint-uri:

Componenta Biblioteca Footprint

R2,R3,R4 TM_AXIAL AX/.375X.100/.034

L1 TM_RAD RAD/.300X.125/LS.200/.031

C1 Se va crea conform desenului de mai jos

(dimensiunile in mm sunt in paranteze) CAPACITOR

U1 DIP100T DIP.100/8/W.300/L.425

laboratoare gc

Documents