1Plasarea componentelor este una dintre cele mai importante operaii n procesul de realizare a plcii de circuit imprimat virtual. Plasarea poate influena calitatea interconectrilor ce se vor realiza ulterior, dar i a proprietilor de testare a plcii reale. De asemenea, plasarea componentelor determin o serie de parametri tehnologici pentru procesele ulterioare de asamblare. Avem n vedere aici procesul de echipare automat cu componente, through-hole sau SMD. Distanele dintre componente i dispunerea acestora trebuie s permit accesul capului de plasare fr a exista atingeri ale componentelor vecine. n cazul plcilor cucomponente SMD care se lipesc prin procedeul reflow, realizat n multe cazuri n cuptoare cu infrarou (IR) apare o nou cerin privind plasarea i anume s nu se realizeze umbrirea anumitor componente de ctre cele cu nlime mare, n caz contrar lipiturile fiind compromise.Nu n ultimul rnd, plasarea poate avea o influen major asupra fiabilitii plcii finale. Acest ultim aspect amintit, al fiabilitii, este n strns legtur cu distribuia de temperatur la nivelul plcii, distribuie de temperatur care este puternic influenat de poziionarea componentelor.n lumea proiectanilor plasarea este considerat o adevrat art, stpnirea ei necesit mult experien i cunotine din diverse alte domenii ale electronicii sau aflate n legtur cu electronica. Nu exist reguli sau reete universal valabile pentru a realiza o plasare de calitate. De altfel i noiunea de plasare bun este greu de formulat exact, matematic.

Plasarea componentelor

2Ca regul, se ncepe prin plasarea componentelor cu cerine mai deosebite, componente cu plasare restrictiv. Restriciile la plasare sunt de natur geometric (mecanic), termic i electric. Prin restricii de natur mecanic nelegem acele reguli care se aplic componentelor de tipul conectoarelor, poteniometrelor, comutatoarelor, care trebuie s aib o poziie pe plac n care s fie utile scopului propus. De exemplu, poteniometrul trebuie s permit ajustarea valorii prin acionarea cursorului, un conector de tip DB9 (mouse serial) va fi plasat la marginea plcii ntr-o zon accesibil, etc.Restriciile de natur termic au n vedere plasarea componentelor cu disipaie mare de putere n zone n care se permite o evacuare optim a cldurii. De asemenea, componentele sensibile la temperatur nu trebuie s fie nclzite de alte componente, etc. Dac ne rezumm la convecia termic natural putem aminti c pentru o plac vertical componentele calde se vor plasa n partea superioar a acesteia, pentru ca n fluxul de aer nclzit s nu influeneze restul componentelor de pe plac.Restriciile de natur electric se refer n special la separarea componentelor ce lucreaz la semnale mici de cele ce le pot perturba, a zonelor de nalt tensiune de cele de joas tensiune, a zonelor separate galvanic de reea de cele fr separare galvanic, etc.

De remarcat c prin plasarea componentelor se determin n mare msur i poziia anumitor trasee pentru semnalele electrice critice sau pentru traseele de alimentare.

Strategia de plasare recomandat este s se nceap operaia prin plasarea manual a acelor componente pentru care exist cerine mai deosebite. Ulterior, plasarea poate continua utiliznd subrutinele de autoplasare ale programelor.

Plasarea componentelor (2)

3Programul ORCAD Layout permite plasarea componentelor prin intermediul a trei tehnici: manual interactiv automat

Plasarea manual const din poziionarea dup dorin a componentelor n aria definit de conturul plcii de circuit imprimat n poziii care respect criteriile dorite.

Plasarea interactiv combin tehnicile de la plasarea manual cu anumii algoritmi automai care intervin asupra componentelor cu scopul de a mri viteza de plasare, fiind n esen tot o plasare controlat manual.

Plasarea automat permite poziionarea automat a componentelor n cadrul plcii pe baza algoritmilor programului Layout, n conformitate cu diferitele criterii de plasare stabilite anterior.

4nainte de a ncepe plasarea (automat a) componentelor, pentru obinerea unor rezultate ct mai bune n cadrul acestei faze, proiectantul trebuie s realizeze o serie de verificri importante. Acestea sunt:

A) verificarea conturului plcii, a decupajelor n plac (n cazul n care acestea exist) i verificarea ariilor interzise pentru plasare;

B) verificarea grilei de plasare;

C) verificarea componentelor plasate anterior sau a celor cu plasare restrictiv (eventual, fixarea lor);

D) verificarea condiiilor i criteriilor (strategiilor) de plasare.

E) verificarea ponderii arborilor de conexiune (blocul Layout realizeaz plasarea componentelor dup ponderea pe care o au alocat arborii de conexiuni ce leag respectivele componente; ponderarea se realizeaz pe o scal liniar de la 1 la 100, din tabela Nets (arbori de conexiune), valoarea implicit fiind 50 pentru toi arborii de conexiune).

5A) verificarea conturului plcii, a decupajelor i a ariilor interzise

Pentru plasarea componentelor se utilizeaz suprafaa coninut de conturul plcii de circuit imprimat, articol din categoria obstacol de tip Board Outline care trebuie plasat n layerul Global Layer. Conturul poate fi inclus n macheta de tip plac (*.TPL) sau se deseneaz dup crearea fiierului de lucru (*.MAX), anterior procedurii de plasare a componentelor. Pentru a verifica conturul plcii, precum i alte contururi de plasare ale componentelor prezente n fiierul de lucru se poate utiliza tabela Obstacle care se deschide acionnd butonul Spreadsheet din bara cu unelte sau selectnd Database Spreadsheets din meniul View, urmate de opiunea Obstacles.Din aceast tabel se pot trece n revist i se pot edita anumii parametri legai de obstacolele respective, de exemplu limile conturului, layerul corespunztor, atribute ca nlime (Height) , etc.

6Un articol important legat de componente (footprints) este conturul de plasare Place Outline. Acest contur este de fapt gabaritul n plan al componentei, i poate fi definit diferit n funcie de layer. Programul Layout semnaleaz eroare dac componentele sunt plasate astfel nct contururile de plasare se suprapun.

Conturului de plasare al unei componente i se poate aloca atributul nlime Height, fiind posibil o vizualizare a efectelor tridimensionale dac se selecteaz opiunea Show 3D Effects n tabloul User Preferences din meniul Options. Utilizarea atributului Height se utilizeaz n conjuncie cu adugarea contururilor de tip Comp Height Keepin (ine n interior) i Comp Height Keepout (ine n exterior) care au semnificaia unor contururi (arii) n care se includ, respectiv din care se exclud componente cu nlimea mai mare ca cea declarat la crearea respectivului contur. Dac placa conine decupaje, pentru a evita ca programul s plaseze componente n aceste locuri trebuie definite arii de tipul Comp HeightKeepout cu atributul Height egal cu zero. n mod similar se declar i ariile interzise, arii unde nu este permis prezena componentelor.

7Grila de plasare determin spaierile dintre componente. Componentele sunt plasate cu originea lor (datum) n punctele grilei de plasare. De obicei, la capsulele oferite de Orcad, originea este plasat n centrul padului numrul 1. De fapt, grila de plasare stabilete grila de deplasare a cursorului n aria de lucru la selectarea butonului Component. Valori uzuale sunt 100 mils, 50 mils, 25 mils cu care se pot alege grile de rutare de 25 mils, 12 mils, 10 mils, 8 1/3 mils, 6 mils. Pentru lucrul n sistemul metric se poate lucra cu grile de plasare de 2 mm, 1 mm i 0,5 mm. Setarea valorii grilei de plasare se face din tabloul System Settings din meniul Options.

B) verificarea grilei de plasare

8C) verificarea componentelor plasate anterior sau a celor cu plasare restrictiv

Aceast etap se refer la fixarea componentelor plasate anterior sau a celor cu plasare restrictiv care trebuie realizat n prima etap de plasare. Componente preplasate pot fi conectoarele de tip finger utilizate la marginea plcii, guri de fixare, marcaje, etc. Acestea sunt de obicei stocate n ablonul de tip plac (*.TPL). Un exemplu sugestiv este cazul plcilor de extensie pentru calculatoare personale la care conectoarele i forma plcii respect anumite norme i sunt elemente comune pentru orice plac de extensie. n acest caz este util s se foloseasc ablonul de tip plac (*.TPL). Aa cum am mai amintit, componentele cu plasare restrictiv trebuie plasate n locuri bine determinate din considerente de natur mecanic, electric sau termic. De exemplu, un poteniometru trebuie montat astfel nct s poat fi acionat corespunztor. O component ce lucreaz la nalt tensiune nu trebuie plasat n zona de intrare, de semnal mic, a aparatului electric. De asemenea, un tranzistor ce disip o mare cantitate de cldur trebuie plasat n aa fel nct s nu nclzeasc i alte componente i s permit evacuarea corespunztoare a cldurii. Dac aceste componente satisfac cerinele de plasare trebuie s fie imobilizate utiliznd comenzile Fix sau Lock, n caz contrar existnd posibilitatea s fie deplasate la plasarea altor componente.

9Comanda de blocare Lock este utilizat ca o fixare temporar care poate fi uor anulat atunci cnd programul solicit acest lucru. Pentru a fixa componentele, permanent sau temporar trebuie selectate componentele respective, apoi din meniul contextual ( pop-up menu) se alege Fix sau Lock.

O component fixat cu comanda Fix nu mai poate fi selectat direct n aria de lucru cu mouse-ul. Pentru a defixa componenta este necesar intervenia n fereastra Edit Component prin intermediul tabelei Components. Se recomand s se utilizeze Fix pentru componente de genul conectoarelor i gurilor de trecere cu poziii fixe de plasare. Aa cum a fost amintit mai sus, o metod care permite i tergerea atributului de fixare sau blocare este utilizarea tabelei Components, tabel prezentat n figura urmtoare.

10Tabela Components (exemplu)

11

Pentru a modifica coninutul tabelei se face un dublu click pe numele componentei. Ca urmare, se deschide fereastra Edit Component, fereastr prezentat n figura urmtoare

Fereastra Edit Component

n aceast fereastr se pot modifica cmpurile Fixed sau Locked dup dorin pentru componentele n cauz. Totodat se pot modifica: numele componentei (Reference Designator), capsula (Footprint), poziia (Location) i ali parametri.

12

D) verificarea condiiilor i criteriilor (strategiilor) de plasare

Aceste informaii sunt coninute n fiiere numite Fiierele de tip strategie de plasare. Fiierele de strategie de plasare conin informaii ce permit ca plasarea automat s se execute dup anumite reguli i prioriti. De exemplu, se decide dac se utilizeaz grupurile de plasare, dac se execut permutarea porilor sau a pinilor sau dac se dorete obinerea unui rezultat rapid i mai puin precis sau se ruleaz un timp mai ndelungat i se obine un rezultat mai bun. De asemenea, fiierul conine setri pentru culori, n aa fel nct numai informaia util la plasare s fie vizibil. Se recomand ncrcarea fiierului PLSTD.SF nainte de a trece la plasarea manual. Programul Layout conine urmtoarele fiiere de tip strategie de plasare:

PLBEST.SF utilizat pentru a obine o plasare de cea mai bun calitate pe majoritatea tipurilor de plci, ntr-un timp comparabil cu cel din strategia din fiierul PLSTD.SF.PLCLUST.SF utilizat pentru crearea automat a grupurilor de plasare urmat de o plasare interactiv. Este util la plasarea interactiv, atunci cnd nu exist schem electric i permite astfel evidenierea mai clar a relaiilor dintre componente. Grupurile de plasare sunt reprezentate prin cercuri ce includ grupurile de componente.

13

PLFAST.SF utilizat la plasarea rapid pentru plci simple. Este posibil s nu dea rezultate bune pentru plci complexe, cu multe bus-uri. Poate fi utilizat pentru a determina probleme de plasare sau a determina feele pecare se vor plasa componentele SMD.PLFINISH.SF utilizat pentru continuarea unei plasri ncepute cu fiierul PLCLUST.SF i pentru finalizarea plasrii ncepute utiliznd fiierul PLBEST.SF.PLSTD.SF utilizat pentru o plasare de calitate, foarte apropiat de cea optim. Poate necesita un timp mai ndelungat de plasare. Aceast strategie nu include permutarea porilor sau a pinilor.

ncrcarea unei strategii de plasare se face din meniul File acionnd Loadi selectnd tipul fiierelor de tip Strategy.

14

E) verificarea ponderii arborilor de conexiuneProgramul Orcad Layout realizeaz plasarea componentelor dup ponderea pe care o au arborii de conexiuni ce leag respectivele componente. Mai precis, ordinea de plasare a componentelor este aleas dup aceast pondere. Ponderarea se realizeaz pe o scal liniar de la 1 la 100, din tabela Nets (arbori de conexiune), valoarea implicit fiind 50 pentru toi arborii de conexiune).

Tabela Nets se deschide acionnd butonul Spreadsheet din bara de instrumente sau selectnd Database Spreadsheets din meniul View, urmate de opiunea Nets. Pentru modificarea ponderii unui arbore de conexiune se poate face dublu clic pe numele arborelui de conexiune sau numai pe celula ce conine valoarea ponderii, n ambele cazuri se modific valoarea din cmpul Weight. n figura de mai sus aceast valoare este 50.

15

Plasarea manual i interactiv

Plasarea manual a componentelor se poate face n mod individual sau pe grupuri. Pentru a plasa componentele individual se alege butonul Component din bara cu instrumente. Cea mai simpl modalitate de plasare, numit n englez Pick & Place (apuc/culege i plaseaz), se realizeaz prin selecia unei componente (clic-stnga pe aceasta). Acest tip de selecie activeaz n acelai timp i operaia de deplasare, astfel c respectiva component devine flotant i poate fi mutat n locul dorit de utilizator. Atunci cnd o component este selectat prin clic ea se deplaseaz imediat odat cu cursorul. Dac se selecteaz Move On/Off din meniul pop-up componenta rmne selectat dar st pe loc i poate fi deplasat cu tastele sgei sau deplasnd cursorul cu butonul stnga mouse apsat (drag). Dac se selecteaz o component cu CTRL+clic, SHIFT+clic, sau n loc de clic se utilizeaz SPACEBAR, componenta ajunge n starea obinut prin selecie simpl i acionare Move On/Off, adic este selectat fr s se deplaseze.

Dac se dorete deplasarea componentei odat cu cursorul, fr a ine apsat butonul stnga mouse, se selecteaz din nou Move On/Off.

16

Plasarea cu list de plasare Queue For placement

O plasare mai avansat este cea interactiv. Ea poate fi asociat cu o operaie de tip Multiple Pick & Place deoarece permite o plasare relativ performant ntr-un regim semiautomat. Din meniul pop-up (meniul contextual, fcnd clic-dreapta n aria de lucru), fr selectarea vreunei componente, se alege Queue For placement, adic generarea unei liste (cozi) de ateptare pentru plasare. Pe ecran apare fereastra Component Selection Criteria din care se precizeaz criteriile de selecie a componentelor pentru a forma lista de plasare. Criteriile dup care se poate face selecia componentelor sunt:

b) Dup capsul, editnd cmpul FootprintName.c) Dup grupul cruia i aparin componentele, utiliznd cmpul GroupNumber.d) Dup numrul de pini utiliznd cmpurile Minimum Pins sau Maximum Pins.

a) Dup numele componentei utiliznd cmpul Ref Des. Dac acest cmp este lsat necompletat atunci nu este restricionat selecia componentelor. Se poate selecta o singur component tastnd numele su sau se pot selecta mai multe componente utiliznd caracterele wildcard asterisc * i semnul ntrebrii ?.

Fereastra Component Selection Criteria

17

n fereastr mai exist trei csue de selecie: Exclude placed, Exclude locked i Exclude fixed care, dac sunt selectate, exclud de la selecie componentele plasate, blocate i fixate, respectiv. Pentru a continua plasarea, se confirm cu OK i se nchide astfel fereastra. Pe ecran nu se observ nici o modificare. Pentru a plasa o component, din meniul Edit sau din meniul pop-up se alege Select Next (se poate apsa direct tasta N).Ordinea de plasare a componentelor sugerat de program poate fi modificat utiliznd comanda Place din meniul pop-up. n urma seleciei se deschide fereastra Select Next, din care pot fi vizualizate, n ordine, componentele care urmeaz a fi plasate. Este posibil s selectm o alt component dect cea aflat la rnd pentru plasare.

Fereastra Select Next (a) dac numrul de componente este

18

Operaii auxiliare n timpul procesului de plasare manual

Minimizarea lungimii conexiunilorn timpul plasrii, din meniul pop-up se poate selecta comanda Minimize Connections care face o reconectare a arborilor de conexiune n scopul minimizrii lungimii conexiunilor. Dac sunt selectate componente sau conexiuni comanda se aplic acestora, dac nu este nimic selectat comanda se aplic la toat placa. Reconectarea se face dup anumite reguli stabilite n fereastra de dialog Reconnection Type. Permutarea componentelorProgramul Layout permite schimbarea poziiilor a dou componente prin comanda Swap. Pentru a realiza acest lucru se selecteaz dou componente, cu CTRL+click sau cu conturul de selecie i se alege Swap din meniul pop-up. Cele dou componente schimb astfel poziiile pe plac.Rotirea componentelor Comanda Rotate rotete componenta n jurul colului din stnga jos, n sensul i cu unghiul precizat n fereastra System Settings. Rotirea unei componente se face selectnd nti componenta i apoi din meniul pop-up se alege Rotate. Mai rapid se poate apsa tasta R. Dac operaia se aplic unui grup de componente selectate, componentele se rotesc n jurul colului din stnga jos al grupului, pstrnd poziiile relative ntre ele. n mod evident, rezultatul este diferit de operaia de rotire individual a tuturor componentelor. Oglindirea componentelorPentru a oglindi componentele, operaie care nseamn trecerea componentei de pe o fa pe cealalt se poate utiliza comanda Opposite. Pentru a efectua oglindirea unei componente se alege Component Tool i apoi din meniul contextual se alege comanda Opposite.

19

Programul Layout permite plasarea automat a componentelor utiliznd una din comenzile: AutoPlaceMatrix PlaceQuick Place-Plasarea automat a componentelor se poate realiza: pe toat placan grupuri de componenteindividualPlasarea pe toat placa ntr-o singur etap poate fi util pentru a analiza comparativ mai multe variante posibile de plasare, urmnd a ne forma o idee despre densitatea de componente i a alege eventual alte strategii.

Plasarea succesiv pe categorii de componente este util pentru a realiza o grupare dup diverse criterii a acestora. De exemplu, putem avea pe plac zona analogic de semnal mic, zona de alimentare, zona digital, etc. De obicei acest tip de plasare se utilizeaz pentru a plasa aa-numitele grupuri de plasare (clusters), care de definesc anterior operaiei de plasare. Se realizeaz astfel pe plac o aranjare zonal a componentelor din acelai grup, lucru care poate fi util din punct de vedere funcional

20

Plasarea componentelor n mod individual decurge n acelai mod ca plasarea grupurilor atunci cnd se selecteaz o singur component. Plasarea individual este mult mbuntit atunci cnd este utilizat n conjuncie cu opiunea push andshove prin care anumite componente pot fi deplasate pentru a face loc celor care urmeaz a fi plasate.

Comenzile utilizate pentru a realiza plasarea automat se regsesc n meniul Auto, comanda Place, opiunile Place Board, Place Component, Place Array, Place Matrix. Place Board realizeaz plasarea tuturor componentelor care nu sunt fixate pe ntreaga plac, utiliznd o serie de 6 treceri succesive.Place Component plaseaz automat componentele selectate.Place Array este o comand utilizat pentru a plasa componentele selectate ntr-o form circular. Acest tip de plasare este util pentru plci de form circular sau plci de test cu simetrie circular i este mai rar utilizat. Place Matrix realizeaz plasarea componentelor selectate n nodurile unei matrice de plasare.

21

Plasarea componentelor pe baza unei matrice de plasare

Plasarea componentelor utiliznd matricea de plasare const n poziionarea componentelor selectate n nodurile unei grile rectangulare numit matrice de plasare. Plasarea cu ajutorul matricei d cele mai bune rezultate n cazul plasrii grupurilor de componente pentru care se respect la plasare o aranjare echidistant pe linii i pe coloane, de exemplu circuitele de memorie, componente discrete SMD, condensatoare de decuplare, circuite n capsule DIP. i algoritmul de plasare n matrice ca i cel din AutoPlace ncearc reducerea lungimii conexiunilor.

Pentru a realiza plasarea automat:1) Se definete matricea de plasare;2) Se selecteaz componentele (sau componenta) utiliznd comanda Select Any, sau prin selecie individual cu CTRL+clic, sau prin desenarea unui cadru de selecie;3) Se alege din meniul Auto, opiunea Place Matrix sau din meniul contextual opiunea Matrix Place.

22

Plasarea componentelor pe baza unei matrice de plasareDefinirea matricei de plasare Pentru a se desena o matrice de plasare se

selecteaz meniul Tool, se alege Matrix i apoi Select Tool. Programul trece n modul de lucru Matrix fapt care se poate constata din textul informativ din bara de titlu a ferestrei Design. Se face clic n punctul de unde va ncepe desenarea matricei. Se deseneaz un cadru dreptunghiular de mrimea zonei n care va fi definit matricea. Din punctul n care s-a terminat de desenat conturul rectangular se deplaseaz cursorul n interiorul cadrului, spre punctul iniial. Pe msur ce cursorul se deplaseaz n cadru, apar mai multe linii i coloane ale matricei de plasare. Atunci cnd numrul de linii i coloane este convenabil se face clic i se ncheie desenarea matricei.

Dac se selecteaz matricea cu un cadru de selecie care cuprinde ntreaga structur sau chiar realiznd un cadru de selecie n interior, matricea poate fi deplasat, tears sau copiat ca un tot unitar. Deplasarea se poate face cu mouse-ul sau cu tastele sgei. tergerea se realizeaz cu tasta DEL sau din meniul Tools opiunea Matrix i apoi Delete sau din meniul Edit, opiunea Delete sau acionnd butonul Delete din bara cu unelte sau acionnd CTRL+X. Copierea matricei se poate face apsnd tasta INS sau din meniul Editcomenzile Copy sau Paste care au n acest caz acelai efect.

Odat definit matricea de plasare se poate trece la plasarea componentelor, selectnd componentele i apoi alegnd comanda Place Matrix din meniul Auto sau Matrix Place din meniul pop-up (meniul contextual).

23

Etape de desenare a matricii de plasare

24

Plasarea utiliznd Quick Place

Algoritmul de plasare Quick place a fost gndit pentru a desface componentele unite ntr-un cluster, componente care apar suprapuse pe ecran. Comanda Quick Place poate fi utilizat i pentru plasarea tuturor componentelor, realiznd o plasare neperformant, numrul de calcule fcut de program pentru a plasa componentele fiind extrem de mic. Avantajul utilizrii plasrii cu Quick Place este faptul c se realizeaz rapid o ocupare a plcii de circuit cu componente, fiind mai rapid plasarea lor manual. Reamintim c imediat dup transfer, componentele apar aliniate n stnga Originii (Datum). Dup plasarea cu Quick Place se poate forma o idee despre densitatea plcii i se poate continua mai rapid plasarea manual din acest punct.

1) Se selecteaz componentele (sau componenta) utiliznd comanda Select Any, sau prin selecie individual cu CTRL+clic, sau prin desenarea unui cadru de selecie;

2) Se alege din meniul contextual opiunea Quick Place.

25

Verificarea plasrii

Pentru verificarea corectitudinii plasrii utilizatorul are la dispoziie 3 instrumente soft:(a) examinarea erorilor oferite de Design Rule Check opiunea Placement Spacing Violations (se va discuta la final)(b) examinarea graficului cu densitatea componentelor(c) Tabela Statistics

26

Utilizarea graficului de densitate Density Graph

Track density

Board density

27

Afiarea graficelor de densitate se face alegnd din meniul View opiunea DensityGraph. Prin aceast reprezentare grafic se evideniaz densitatea de conectare pe plac prin utilizarea culorilor roz i rou pentru zonele dificile i albastru i verde pentru zonele acceptabile. Graficul analizeaz toate layerele disponibile pentru rutare, ine cont de traseele deja rutate, de conexiuni, de limile traseelor, de spaieri pentru a calcula canalele posibile de rutare. Culorile sunt alocate n funcie de gradul de umplere al fiecrei celule cu paduri, conexiuni sau trasee. Programul afieaz dou tipuri de grafice: densitatea plcii Board density un indicator tip hart ce ofer informaii n fiecare punct despre densitatea de padurii de conexiuni i densitatea traseelor Track density densitatea traseelor reprezentat sub form de histogram n partea de sus i dreapta a conturului plcii.

Se recomand ca procentul de culoare roie s fie sub 25%, acest prag semnalnd plci dificil de rutat.Pentru a reveni la afiarea normal din meniul View se alege Design.

Utilizarea graficului de densitate Density Graph

28Tabela Statistics

29

Capsula Reprezentare 3D Reprezentare

CADSTAR-PCB Numr bibliotec

PCB.LIB (CADSTAR)

Reprezentare ORCAD-PCB

Nume capsul / Nume bibliotec

ORCAD

DO-201AD

10230

DAX1/DO20AD

TM_DIODE

TO-3

11300

TO3

TO

TO-39

11700

TO39

TO

TO-220AB

11201

TO220AB

TO

SO-8

17008

SOG.050//8/

WB.275/L.250

SOG

MO-036AB (DIP 14)

1314

DIP.100/14/ W.300/L.750

DIP100T

Crearea de capsule utilizate n blocul PCB

30

Capsulele n programul Orcad Layout poart denumirea de Footprints (=urme, amprente). Capsulele n Orcad se compun n principal din:pastile sau paduri grupate n stive de paduri padstacks. contururi (neelectrice ) cum ar fi conturul de plasare a componentei (Place Outline) conturul de pe masca de inscripionare, etc. zone de cupru asociate pastilelor articole de tip Obstacle, categoria Copper. texte: numele componentei, valoarea acesteia .a.

Numrul padului

Originea de inserie

Conturul deplasare

Numele capsulei

Form de cupru (obstacol) curol de radiator, ataat pinului 2

Originea componentei

Cmp care va priminumele componentei nlayerul ASSEMBLY

Cmp care va primivaloarea componentei nlayerul ASSEMBLY

Cmp care va priminumele componentei nlayerul SSTOP

Conturul componentei pelayerul SSTOP

31

Prezentm n continuare, pe scurt, numai cteva din aceste elemente.

Originea componentei, numit aici Datum, are rol n localizarea componentei. Originea de inserie este utilizat de mainile de plasare automat a componentelor ca punct de reper pentru capul de plasare. Cmpurile precedate de simbolul "&", de exemplu &Comp vor afia texte corespunztoare n poziiile respective, atunci cnd componenta se plaseaz pe o plac n blocul Layout. Conturul de plasare (Place Outline) definete aria rezervat pentru plasarea unei componente, contur utilizat la meninerea spaierilor ntre componente. De obicei are form dreptunghiular. La componente SMD poate fi plasat n layer-ul TOP sau n BOTTOM iar pentru componente THT (Through Hole Technology) se utilizeaz Global Layer.

32

Crearea unei capsule n ORCAD presupune selecia opiunii LIBRARY MANAGER, din meniul File sau apsarea butonului corespunztor din bara cu unelte. Se pornete astfel blocul LIBRARY MANAGER (n stnga ecranului) i editorul grafic de capsule asociat numit FOOTPRINT EDITOR (n dreapta ecranului)

33

n zona Footprints a lui Library Manager apar listate componentele aflate n biblioteca care a fost selectat n zona Libraries. Pentru a crea o capsul nou se selecteaz butonul Create New Footprint. n fereastra deschis se introduce numele noii capsule. Se alege totodat sistemul de uniti dorit, englezesc sau metric. Se confirm cu OK. Originea componentei, un pad i o serie de texte implicite sunt afiate n fereastra editorului grafic. Padul (stiva de paduri) cu numrul 1 este plasat n punctul de coordonate (0,0). Suprapuse cu padul nr. 1 se afl originea componentei Datum i originea de inserie Insertion origin. Originea de inerie este utilizat dac placa de circuit este pregtit pentru o echipare automat cu componente.Deplasarea originii se face cu ToolDimensionMove Datum. Se face click n punctul de plasare a originii. Se poate muta apoi originea de inserie alegnd Dreapta MouseMove Insertion Origin sau Center Insertion Origin.

OBS. Modul de deplasare a cursorului (i implicit plasarea diverselor articole) depinde de alocrile privind grilele din tabloul System Settings (meniul Options). Grila de plasare este utilizat la adugarea padurilor i la deplasarea originilor iar cea de detaliu la lucrul cu articolele de tip obstacol i text.

34

Plasarea padurilorSe poate trece acum la plasarea padurilor n conturul de plasare. Padurile pot fi numerice sau alfanumerice i se pot plasa n orice ordine, spre deosebire de alte programe unde pinii trebuie s fie adugai n ordine. Numerele (sau numele) pinilor utilizate la simboluri trebuie s corespund cu cele ale pastilelor (padurilor) deoarece corespondena conexiunilor ataate se face pe baza acestei identiti. Reamintim c n blocul Schematic Capture terminalele (pinii) au atributele Pin Name i Pin Number. Completarea atributului Pin Name este obligatorie. Sunt admise i valori numerice. Cmpul Pin Number poate fi completat opional fiind recomandate valori numerice. Recomandm aceast ultim variant de numerotare a pinilor n Schematic Capture.

n mod implicit, programul Layout numeroteaz padurile ncepnd de la 1. Pentru poziionarea padurilor se ncepe prin deplasarea padului cu numrul 1. Se apas butonul PIN din bara cu unelte. Se face click n centrul padului 1, pad plasat implicit, care devine astfel selectat i se poate deplasa n poziia dorit. Coordonatele cursorului pot fi observate n zona de jos a ecranului (status bar). Urmeaz adugarea de alte paduri necesare realizrii capsulei. Cu mouse-ul n aria editorului grafic se apas tasta INSERT care aduce un nou pad ataat cursorului. Noul pad, cu numrul 2, se poziioneaz n punctul de coordonate dorite prin apsarea butonului stnga mouse. Pentru plasarea celorlalte paduri (pini) se apas n continuare tasta INSERT, pinii urmtori fiind plasai iniial n linie, la o distan egal cu cea dintre pinul 2 i pinul 1. Se poate aloca aceeai stiv de paduri la toi pinii capsulei, ca n cazul unei capsule de rezistor, sau se pot aloca diferite stive de paduri utiliznd dialogul Edit Pad ce se deschide prin DMProperties.

35

n zona Padstack Name se alege numele dorit din list. Alturi de cele 7 padstack-uri T1-T7 (vezi tabelul 3.4) se mai gsesc listate cele disponibile n biblioteca special PADSTACK.LLB. Aceste pastile au nume sugestive, de ex. 40R20 este un pad rotund (Round) cu diametrul de 40 mils i gaura de 20 mils iar 50S26 este un padstack cu form ptrat (Square) cu diametrul de 56 mils i gaura de 26 mils.

Codul stivei de pad-uri Utilizare T1 Pad-uri rotunde pentru circuite integrate T2 Pad-uri ptrate pentru circuite integrate T3 Pad-uri rotunde pentru componente discrete T4 Pad-uri ptrate pentru componente discrete T5 Pad-uri rotunde pentru conectoare T6 Pad-uri ptrate pentru conectoare T7 Pad-uri pentru vias-uri utilizate n plci SMT

Fereastra Edit Pad

36

Toate stivele de paduri alocate unei capsule pot fi observate n tabela Footprints, iar setrile asociate, pe layere pentru fiecare stiv n tabela Padstacks.Pentru a asigna o stiv de paduri pentru toi pinii unei capsule, n blocul Library Manager, cu capsula respectiv afiat, se selecteaz butonul Spreadsheet iar din meniul deschis se alege Footprints. Tabelul Footprints asociat capsulei respective este afiat. Se face dublu click pe numele capsulei i din tabloul deschis, n csua Padstack Name se selecteaz stiva de paduri dorit a fi alocat tuturor pinilor.Pentru a asigna o stiv de paduri unui anumit pin, n editorul grafic al capsulei se selecteaz padul dorit cu CTRL + CLICK . Din meniul la nivelul cursorului, deschis cu butonul dreapta mouse, se alege Properties. Fereastra Edit Pad se deschide i se selecteaz din csua Padstack Name stiva de paduri dorit a fi alocat pinului respectiv. Pentru acces rapid la tabela Padstacks se poate utiliza SHIFT+T.

OBS: Stiva de paduri trebuie definit nainte de a fi alocat pinilor. ntr-o stiv de paduri forma i dimensiunile padurilor pot fi diferite n fiecare layer, diametrul gurii fiind acelai pentru toate padurile. ntr-o plac pot exista maxim 46 diametre de burghiu diferite.

37

Editarea formei padurilorDac stivele de paduri nu au forme convenabile se poate trece la editarea formei acestora sau la crearea unor stive de paduri noi. Pentru a realiza acest lucru trebuie afiat tabela Padstacks, din meniul View alegnd Database Spreadsheets i apoi Padstacks, sau selectnd direct butonul Spreadsheet din bara cu unelte, urmat de Padstacks. Ca urmare, pe ecran apare tabela Padstacks care este prezentat n figura urmtoare.

38

n tabela Padstacks se localizeaz n prima coloan numele stivei de paduri a crei caracteristici dorim s le modificm. Dup aceea, se selecteaz din prima coloan a tabelei layer-ul sau layer-ele pentru care dorim modificarea caracteristicilor pastilelor. Selecia se poate face cu un cadru de selecie n zona primei coloane sau pe rnd, cu tasta CTRL apsat. Presupunem c se alege layer-ul TOP. Din meniul ce se deschide la nivelul cursorului dup acionarea butonului drept se alege Properties. Se poate face i un dublu click pe numele layer-ului. Ca urmare, pe ecran apare fereastra Edit Padstack Layer.

39

n fereastra Edit padstack layer se poate trece la definirea formei padurilor zona Pad Shape-i a dimensiunilor acestora: lime- Pad Width- i nlime Pad Height. De asemenea, se poate roti pastila cu unghiul precizat n cmpul Pad Rotation. Diferitele forme posibile de pastile sunt prezentate n figura urmtoare.

ROUND SQUARE OVAL ANNULAR

OBLONG RECTANGLE THERMAL RELIEF

Pastilele de tip Thermal Relief se utilizeaz de regul n planele de cupru (interne) pentru a asigura conectarea pastilelor din aceste layere la planul de cupru nconjurtor. Rolul lor termic se explic prin aceea c aripioarele de conectare a pastilei mpiedic "fuga" cldurii fa de cazul n care ar fi fost un plan continuu de cupru. Aceste plane se reprezint de regul ca imagini negative, aa c zonele nchise la culoare din figur sunt de fapt spaii goale (fr cupru).Opiunea No Connection se utilizeaz n special pentru gurile de prindere (Mounting Holes).Pentru a specifica diametrul de gurire se definete obligatoriu o form rotund cu dimensiunile corespunztoare n layer-ul DRILL. De obicei se modific mpreun layer-ul DRILL i layer-ulDRLDWG.OBS. Pentru componentele SMD se recomand ca n layer-ele neutilizate padurile s se declare nedefinite. Pentru componentele through-hole se recomand definirea padurilor n fiecare layer, chiar dac nu sunt utilizate. De asemenea, n mod uzual nu se utilizeaz pastile de forme diferite n layere diferite.

40

Adugarea contururilor componentei.

De obicei se adaug prima dat conturul de plasare (Place outline), care este privit ca un gabarit al componentei i are de regul o form rectangular sau una poligonal simpl. Se selecteaz butonul Obstacle din bara cu unelte. Se poate alege acum, sau ulterior layer-ul n care se dorete s se deseneze conturul respectiv. Conturul realizat se editeaz prin dublu click, pentru a deschide meniul Edit Obstacle. n csua Obstacle type se alege Place Outline. n mod similar se pot aduga i alte articole tip obstacle cum ar fi Detail i Copper. Obstacolul tip Detailse utilizeaz pentru contururi ce vor aprea pe masca de inscripionare (Silkscreen) sau alte contururi ce vor aprea n desenele de plantare (de asamblare). Obstacolul tip Copper se utilizeaz pentru a defini arii de cupru ataate componentei. Este posibil s atam o zon de cupru unui pin. Atunci zona de cupru devine parte integrant a pinului i a arborelui de conexiune respectiv. Acesta este cazul ariei de cupru prezentat ca exemplu n figura de la nceput, arie ataat la pinul 2.

Detail (pentruSilk Mask)

Place Outline

41

Adugarea de texte asociate capsuleiAdugare de texte se face selectnd butonul (Tool) Text i DMNew. Se deschide fereastra Text Edit n care se scrie textul dorit i se alege dimensiune sa. De obicei se adaug texte libere free.

Alte tipuri de texte n fereastra editorului grafic de capsule apar ca locaii (cmpuri). Locaiile sunt precedate de caracterul "&", de exemplu &Comp pentru numele componentei (Reference Designator) sau &Value pentru valoarea componentei sau &Pack pentru denumirea package-ului, sau part-ului de origine al componentei (din SCM). La ieirea din Library Manager i utilizarea componentei pe placa de circuit n blocul Layout propriu-zis, locaiile sunt completate cu textele corespunztoare proprietilor respectivei componente.

42

Proiectarea capsulelor se face n conformitate cu standardele IPC Pentru SMD standardul IPC SM782 a fost nlocuit de IPC 7351.

43

44

45IPC ofer i un program de calcul interactiv

46