Przewodnik po projektowaniu układu PCB w CircuitMaker

Konfigurowanie środowiska projektowania PCB

Logicznym krokiem po utworzeniu i sprawdzeniu dokumentu schematu jest utworzenie i zaprojektowanie PCB. Użyj polecenia File » New » PCB, aby utworzyć nowy dokument PCB. Dobrym pomysłem jest skonfigurowanie PCB poprzez zdefiniowanie punktu odniesienia (1), jednostek, rozmiaru siatki (2), a także kolorystyki wyświetlania i widoczności wymaganych warstw w panelu View Configuration (3).

Panel Inspector wyświetla informacje o całej strukturze PCB dla wybranej warstwy.

Aby zdefiniować punkt odniesienia, użyj następujących opcji  w menu rozwijanym Home | Grids and Units | Origin : 

• Set - użyj do zdefiniowania lokalizacji w przestrzeni projektu jako nowego (względnego) punktu odniesienia i ustawienia jego współrzędnych na (0,0).
• Reset - użyj do zresetowania zdefiniowanego punktu odniesienia i współrzędnych.
• Absolute Origin - użyj do przywrócenia względnego punktu odniesienia do domyślnego bezwzględnego punktu odniesienia w skrajnym dolnym lewym rogu przestrzeni dokumentu.
• Current Origin - użyj do przywrócenia względnego punktu odniesienia do domyślnego bezwzględnego punktu odniesienia w skrajnym górnym lewym rogu przestrzeni dokumentu.
• New Location - użyj, aby otworzyć okno dialogowe Jump To Location (opisane w opcji Jump  poniżej).

Aktywna warstwa jest wskazana na dole przestrzeni projektu — tam, gdzie wszystkie utworzone warstwy są wyświetlane zgodnie z określonymi ustawieniami widoczności (4). Możesz przełączać się między warstwami sekwencyjnie, używając Ctrl+Shift+Mouse Wheel.

Użyj poleceń Add Components Layer Pair i Add Mechanical Layer (5) w panelu View Configuration, aby dodać nowe warstwy. Tworzenie nowych warstw sygnałowych jest możliwe wyłącznie w Layer Stack Manager, który jest opisany dalej na tej stronie.

Ustawienia systemowe edytora konfiguruje się w preferencjach edytora PCB, dostępnych poprzez polecenie File » System Preferences (6).

Przenoszenie zmian między schematem a PCB

Aby synchronizacja schematu i PCB przebiegła pomyślnie, projekt musi zostać sprawdzony pod kątem błędów i ostrzeżeń. Użyj polecenia Project | Validation | Validate PCB Project (1) lub kliknij prawym przyciskiem nazwę projektu w panelu Projects , aby zweryfikować projekt i uzyskać listę naruszeń albo otrzymać powiadomienie o pomyślnej kompilacji/walidacji w panelu Messages (2), jeśli nie znaleziono błędów ani ostrzeżeń.

Możesz zaimportować zmiany ze schematu, używając przycisku Project | Validation | Import Changes (3). Otworzy się okno dialogowe Engineering Change Order (4), w którym możesz zweryfikować zmiany, używając polecenia Validate Changes. Polecenie Execute Changes służy do zastosowania wprowadzonych zmian.

Geometria płytki i stackup

Zasadniczo projektowanie PCB zaczyna się od określenia wymiarów zewnętrznych. Wymiary i geometrię PCB możesz zmienić, korzystając z poleceń w menu rozwijanym Home | Board | Board Shape  (1).

Aby określić wewnętrzną strukturę płytki, otwórz Layer Stack Manager, wybierając Home | Board | Layer Stack Manager, lub wybierz Options » Layer Stack Manager z menu kontekstowego (2).

W Layer Stack Manager możesz użyć predefiniowanych stackupów (od struktury dwuwarstwowej do 16‑warstwowej) z menu rozwijanego Home |Settings | Presets (1) albo utworzyć własny stackup, używając poleceń Home | Layers | Add i Layer Up/Layer Down (2).

Karta Via Types (3) umożliwia tworzenie nowych przelotek (via) i definiowanie ich typu (Thru, Blind, Buried). Domyślnie na tej karcie tworzone są tylko przelotki przelotowe (Thru), natomiast pozostałe typy dodaje się przyciskiem Add w obszarze Home | Via Types wstążki oraz polami First Layer/Last Layer w panelu Inspector (4).

Zmiany stackupu PCB nie są stosowane do dokumentu PCB, dopóki stackup warstw nie zostanie zapisany.

Reguły i ograniczenia projektowe

Ważnym etapem konfiguracji projektu PCB jest zdefiniowanie reguł i ograniczeń projektowych.

Reguły projektowe definiuje się w PCB Rules and Constraints Editor (1) (Home | Design Rules | Design Rules), gdzie wszystkie reguły są rozdzielone według obszaru zastosowania i przeznaczenia. Każdą regułę można zastosować do wszystkich obiektów PCB, jak również do klasy obiektów, a nawet do pojedynczego obiektu (2). Nowe reguły tworzy się poleceniem New Rule dostępnym z menu kontekstowego lewego panelu (3).

Możesz kopiować reguły, zapisywać je do osobnego pliku oraz importować je z innych projektów (3).

Tworzenie klas wykonuje się w Object Classes Explorer (1) (Home | Design Rules | Classes), używając polecenia Add Class w menu kontekstowym (2). Lewa kolumna zawiera wszystkie dostępne sieci, komponenty itp., które można dodać do nowej klasy. Prawa kolumna zawiera obiekty należące do wybranej klasy. Obiekty przenosi się, zaznaczając obiekt w lewej kolumnie, a następnie wybierając odpowiedni przycisk pojawiający się między dwiema kolumnami.

Tworzenie klas par różnicowych odbywa się w ten sam sposób, jednak konieczne jest przeniesienie informacji o danych parach różnicowych ze schematu (zob. powyżej w zakresie stosowania dyrektyw).

Wszystkie zdefiniowane reguły projektowe są wyświetlane w panelu PCB Rules and Violations panel (3). Wybierz regułę w obszarze Rule Classes, aby wyświetlić reguły dla tej klasy.

Jeśli jednak sieci nie zostały zdefiniowane jako pary różnicowe na schemacie, możesz zrobić to również w edytorze PCB. W tym celu otwórz panel PCB panel, a następnie wybierz Differential Pairs Editor lub wybierz go z menu rozwijanego View | PCB | PCB (1). Użyj przycisku Add (2), aby dodać parę różnicową. W oknie dialogowym Differential Pair, które się otworzy, skonfiguruj sieci elektryczne jako dodatnią lub ujemną sieć pary różnicowej i przypisz im nazwę.

W oknie dialogowym Design Rule Checker (DRC) dialog (Home | Design Rules | Run DRC » Design Rule Check) możesz skonfigurować sprawdzanie reguł projektowych dla płytki. Wszystkie istniejące reguły są wyszczególnione, a kolumny Online (podczas projektowania) oraz Batch (tworzy opcjonalny raport) wskazują typ sprawdzenia, które zostanie wykonane. Zaleca się określenie minimalnej liczby reguł sprawdzanych online, aby zachować wydajność systemu. Zaleca się skonfigurowanie sprawdzania Clearance (w Electrical), Differential Pairs Routing oraz Width (w Routing) dla Online kontroli.

Rozmieszczanie komponentów

Komponenty przeniesione ze schematu zostaną zgrupowane i podzielone w taki sam sposób jak w dokumentach schematu, czyli według arkuszy. Możesz użyć narzędzia Cross Probe (1), aby nawigować między dokumentami schematu i PCB. W razie potrzeby użyj skrótu klawiszowego Shift+C , aby usunąć zaznaczenie.

Aby szybko uzyskać dostęp do dowolnego komponentu, możesz użyć trybu Components panelu PCB, w którym w górnym obszarze prezentowane są różne klasy komponentów, w tym klasy systemowe (np. według warstwy płytki , na której umieszczono komponenty) oraz klasy zdefiniowane przez użytkownika (np. generowane przez arkusze schematu, na których umieszczono komponenty). W dolnym obszarze komponenty są grupowane według wybranej kategorii (2).

Jeśli musisz umieścić komponent bezpośrednio na płytce, możesz go przeciągnąć lub użyć polecenia Place z panelu Libraries (3). Takie komponenty nie będą połączone ze schematem, dlatego ta metoda rozmieszczania jest używana tylko wtedy, gdy trzeba umieścić element mechaniczny, np. grzałkę.

Trasowanie płytki

Zanim rozpoczniesz trasowanie, należy zdefiniować wymagane parametry ścieżek, odstępów (clearance) i przelotek. Kroki te wykonuje się w ramach różnych reguł trasowania dostępnych w PCB Rules and Constraints Editor. Reguły te określają minimalne, maksymalne i preferowane wymiary ścieżek oraz otworów, a także minimalny odstęp między elementami topologii.

Polecenia trasowania i usuwania ścieżek znajdują się w obszarze Routing karty Home. Odpowiednie menu rozwijane zawierają różne opcje (1).

Skrót klawiaturowy Shift+Space zmienia styl trasowania podczas aktywnego trasowania. Możesz użyć klawisza Tab, aby wstrzymać i wybrać parametry w panelu Inspector (2), jeśli musisz zmienić parametry ścieżki podczas trasowania. Możesz także zmienić styl narożników, grubość, parametry przelotek itp. Opcje stylu trasowania to: 45 stopni, 45 stopni z łukiem, 90 stopni oraz 90 stopni z łukiem lub kątem.

Poligony

Poligony tworzy się za pomocą polecenia Polygon Pour Cutout w menu rozwijanym Home | Pour | Polygon Pour . Podczas umieszczania użyj skrótu klawiaturowego Shift+Space , aby przełączać dostępne tryby narożników.

Możesz przesunąć zaznaczony poligon oraz ponownie wypełnić (repour) poligony, używając poleceń w menu rozwijanym. Nazwa, warstwa i sieć są konfigurowane w panelu Inspector (2).

Gdy wprowadzasz zmiany w poligonie, otwiera się okno dialogowe, w którym możesz wybrać ponowne wypełnienie zmodyfikowanego poligonu. Możesz także użyć polecenia Repour (4) w panelu Inspector.

Możesz połączyć poligon z padami, korzystając z listy rozwijanej Connect Style w regule PolygonConnect w edytorze PCB Rules and Constraints Editor.

Sprawdzanie reguł projektowych (DRC)

Nawet najprostsze projekty wymagają kontroli PCB. Błędy, które mogłyby pozostać niezauważone, zostaną wykryte dzięki sprawdzonemu systemowi analizy reguł i wykrywania naruszeń.

Wybierz przycisk Run DRC, aby rozpocząć sprawdzanie reguł. (Lista rozwijana zawiera również polecenie do Reset Error Markers (1)).

Po zakończeniu sprawdzania możesz wyświetlić znalezione naruszenia reguł w raporcie Design Rules Verification Report (2), w panelu Messages (3) oraz w panelu PCB Rules And Violations panel (4).

W panelu PCB Rules And Violations wybierz regułę w obszarze Rules , aby wyświetlić wszystkie naruszenia tej reguły w obszarze Violations panelu. Kliknij dwukrotnie naruszenie, aby podświetlić naruszenie na PCB. Gdy klikniesz dwukrotnie naruszenie w panelu, otworzy się okno dialogowe Violation Details, aby można było zobaczyć szczegóły naruszenia.

Skróty klawiaturowe

Edytor PCB ma własny zestaw skrótów klawiaturowych. Niektóre z często używanych skrótów w edytorze PCB to:

• Q – użyj, aby przełączać między jednostkami metrycznymi i imperialnymi (mm/mil).
• 1/2/3 – użyj, aby przełączać między trybami widoku PCB (Board Planning Mode/2D/3D).
• F9 – użyj, aby wykonać walidację aktywnego projektu.
• B – użyj, aby wstawić model 3D.
• F – użyj, aby wstawić wypełnienie.
• N – użyj, aby wstawić region.
• A – użyj, aby wstawić łuk.
• E – użyj, aby wstawić okrąg.
• L – użyj, aby wstawić linię.
• S – użyj, aby wstawić ciąg tekstowy.
• P – użyj, aby wstawić pad lub otwór montażowy.
• V – używane do wstawiania przelotki (via).
• R – użyj, aby rozpocząć trasowanie interaktywne.
• D – użyj, aby otworzyć sprawdzanie reguł projektu.
• M – użyj, aby otworzyć narzędzie Measure.
• F1 – użyj, aby otworzyć powiązaną dokumentację.
• Shift+F1 – użyj, aby otworzyć listę skrótów dla bieżącego polecenia interaktywnego (poniższy obraz pokazuje listę dla trasowania interaktywnego).

Lista poleceń różni się w zależności od typów aktywnych dokumentów.

Kliknij View | Shortcuts , aby otworzyć panel Shortcuts . Użyj elementów sterujących u góry panelu, aby sortować według nazwy, kategorii wykonywanych działań lub alfabetycznie.