Изучение различных вариантов построения счетчиков с произвольным коэффициентом счета

Выполнение индивидуального задания: изучение различных вариантов построения счетчиков с произвольным коэффициентом счета

Принцип построения подобного класса счетных устройств состоит в исключении нескольких состояний обычного двоичного счетчика, являющихся избыточными для счетчиков с коэффициентом пересчета, отличающимися от двоичных. При этом избыточные состояния исключаются с помощью обратных связей внутри счетчика.

              Число избыточных состояний для любого счетчика определяется из следующего выражения: М = 2m - Ксч, где М - число запрещенных состояний, Ксч - требуемый коэффициент счета; 2m - число устойчивых состояний двоичного счетчика.

              Задача синтеза счетчика с произвольным коэффициентом счета заключается в определении необходимых обратных связей и минимизации их числа. Требуемое количество триггеров определяется из выражения n= [log2 Ксч], где [log2 Ксч] - двоичный логарифм заданного коэффициента пересчета Ксч, округленный до ближайшего целого числа.

              В каждом отдельном случае приходится применять какие-то конкретные методы получения требуемого коэффициента пересчета. Существует несколько методов получения счетчиков с заданным коэффициентом пересчета Ксч. Один их этих методов заключается в немедленном сбросе в “0” счетчика, установившегося в комбинацию, соответствующему числу Ксч. Его называют также методом автосброса. Рассмотрим пример реализации счетчика с Ксч=10 методом автосброса. Очевидно, что “сбрасывая” двоичный четырехразрядный счетчик на нуль каждый раз, когда он будет принимать состояние 1010, можно обеспечить”возврат” счетчика в исходное состояние после каждых десяти импульсов. Подобный прием удобно применять при использовании счетчиков в интегральном исполнении, имеющих ячейки конъюнкции (&) на входах установки в нуль, как это сделано в микросхеме К1533ИЕ5. В данном примере (рис. 3.37) организованы соединения, обеспечивающие коэффициент пересчета Ксч =10.

              Как следует из рис. 3.37, роль ячейки, выявляющей факт достижения кодовой комбинации 1010 на выходах счетчика, играет ячейка &, уже имеющаяся на входе сброса ИМС К1533ИЕ5.

              В таблице 3.1 поясняются конфигурации соединений для получения различных коэффициентов пересчета с помощью счетчика К1533ИЕ5. Наиболее очевидные варианты получения коэффициентов (2, 4, 8, 16 ) в таблице не указаны. В графе “Соединения” таблицы указано, какие выводы микросхемы должны быть соединены между собой: например, указание 1-12 означает, что нужно соединить вывод 1 с выводом 12. В строках “Ввод” и “Выход” таблицы указаны номера выводов микросхемы, на которые следует подавать входные импульсы и с которых надлежит снимать выходные, соответственно. Следует отметить, что ИМС К1533ИЕ5 состоит из четырех счетных триггеров, один из которых имеет раздельные выводы входа и выхода, а остальные три триггера соединены последовательно по схеме асинхронного счетчика.

Синтез счетчика с произвольным коэффициентом счета.

Один из методов проектирования счетчиков с заданным коэффициентом счета заключается в построении таблицы переходов, в первых столбцах которых будут отражены текущие состояния триггеров счетчика, а в последующих - следующие за ними состояния. Анализ таблицы позволяет установить те переходы, которые должны быть “сделаны” триггерами, входящими в состав счетчика. Затем с помощью управляющей таблицы соответствующего триггера находятся значения логических функций на управляющих входах триггеров, позволяющие осуществить эти переходы.

              Рассмотрим пример синтеза синхронного двоично-десятичного счетчика на базе JK-триггеров. На рис. 3.38 показан граф, поясняющий последовательность переходов десятичного счетчика, в таблице 3.2 - таблица переходов.

              В правой части таблицы 3.2 приведены значения входных сигналов четырех триггеров. Для поиска этих значений должны быть проанализированы реализованные переходы, а затем с помощью управляющей таблицы  определены соответствующие значения “J” и “K” входов триггеров.

На рис.3.39 приведены карты Карно для логических функций, которым должны соответствовать сигналы, присутствующие на управляющих входах триггеров ( нулевые значения функций в клетки карты Карно не записаны).

              После упрощения с помощью карт Карно полученные логические выражения, используемые для управления входами “J” и “К”, выглядят

J4 = Q1 Q2 Q3 ;          K4 = Q1

J3 = Q1 Q2;             K3 = Q1 Q2;

J2 =               K2 = Q1

              Просмотр столбцов J1 и К1 в табл. 3.2 показывает, что все значения либо “~“, либо “1”. Так как безразличные состояния могут также участвовать в процессе упрощения, то все клетки карты Карно для J1 и К1 оказываются заполненными символами “~“, “1” и “a“. Следовательно,

J1 = K1 = 1

              На рис. 3.40 показана схема двоично-десятичного синхронного счетчика.

              Если счетчик из-за какой-либо неисправности окажется в одном из запрещенных (неиспользуемых) состояний, то его работа может быть прервана специальным сигналом и также может быть подан сигнал тревоги о неисправности в схеме счетчика. Обнаружить это позволяет схема, реализующая выражение, описывающее функцию неиспользуемых состояний

fн = Q2 Q4 + Q3 Q4 .

              На рис. 3.41 показано, как эта схема используется для формирования цепи аварийной сигнализации и генерации блокирующего сигнала синхронизации.

              Выражение, описывающее блокирующий сигнал синхронизации, имеет вид

              Следовательно, когда fн = 1, то С’ = 0, и синхроимпульсы будут отсутствовать до тех пор, пока счетчик не выйдет из запрещенного состояния.

              Из схемы формирования блокирующего сигнала синхронизации следует, что логика её функционирования ориентирована на то, чтобы исключить возможность появления неиспользуемых комбинаций выходных сигналов. Действительно, в коде числа двоично-десятичного счетчика отсутствуют комбинации 0110, 0011, следовательно, их появление свидетельствует о неисправности системы.

              Временные диаграммы счетчика (рис. 3.40), заданного графом переходов (рис. 3.38) и таблицей переходов 3.2, приведены на рис. 3.42.

Проектирование счетчиков на D триггерах с коэффициентом

счета 15-9

Это необходимо для того, чтобы определить: какое количество ИМС логических элементов необходимо для создания стенда, количество проводов для сборки непосредственно счетчика и разъемов, к которым будут подключаться провода. Без этих данных невозможно построить стенд.

Для этого необходимо выполнить следующие действия:

1. При заданном коэффициенте счета определяем число разрядов, по формуле:

2. Задается тип триггеров и таблица переходов

3. Составляется таблица переходов счетчика и определяется функция возбуждения во всех разрядах счетчика

4. Минимизируется функция возбуждения

5. Строится счетчик

Поездка в Горьковскую библиотеку

В этой библиотеке я нашел материал необходимый мне для построения стенда. Т.е ИМС триггеров и логических элементов, которые наиболее подходили для дальнейшей работы.

К555ЛИ2

Микросхема представляет собой четыре логических элемен­та 2И с открытым коллекторным выходом. Содержит 48 интег­ральных элементов. Корпус типа 201.14-1, масса не более 1 г.

Условное графическое обозначение К555ЛИ2

Назначение выводов: 1 — вход Х1; 2—вход Х2; 3—выход Y1; 4 — вход ХЗ; 5—вход Х4; 6—выход Y2; 7— общий; 8 — выход Y3; 9 — вход Х5; 10—вход Х6; 11 — выход Y4; 12—вход X7; 13— вход Х8; 14 — напряжение питания.

Электрические параметры

Номинальное напряжение питания              5 В ±5%

Выходное напряжение низкого уровня              <0,5 В

Ток потребления при низком уровне выходного

напряжения                              <8,8 мА

Ток потребления при высоком уровне выходного

напряжения ....*.                            < 4,8 мА

Входной ток низкого уровня                            <|-0,4| мА

Входной ток высокого уровня                            <0,02 мА

Потребляемая мощность                            35,7 мВт

Время задержки распространения при включении

(выключении)                            « 35 нс

Коэффициент разветвления по выходу ……………………20

К555ЛИЗ, К555ЛИЗВ, КМ555ЛИЗ

Микросхемы представляют собой три логических элемента ЗИ. Содержат 63 интегральных элемента. Корпус типа 201.14-1, масса не более 1 г и 201.14-8, масса не более 2,3 г.

Условное графическое обозначение К555ЛИЗ, КМ555ЛИЗ

Назначение выводов: 1 — вход Х1; 2 —вход Х2; 3 — вход Х4; 4 — вход Х5; 5 — вход Х6; 6 — выход Y2; 7—общий; 8 — вы­ход Y3; 9 — вход Х7; 10 — вход Х8; 11 — вход Х9; 12 — выход Y1; 13 — вход ХЗ; 14 — напряжение питания.

Электрические параметры

Номинальное напряжение питания              5 В ± 5%

Выходное напряжение низкого уровня              «0,5 В

Выходное напряжение высокого уровня              > 2,7 В

Ток потребления при низком уровне выходного

напряжения …………………………….<6,6 мА

Ток потребления при высоком уровне выходного
напряжения              3,6 мА

К555ЛЛ1, КМ555ЛЛ1

    Микросхемы представляют собой четыре логических элемента 2ИЛИ. Содержат 88 интегральных элементов. Корпус типа 201.14-1, масса не более 1г и 201.14-8, 2102.14-2, масса не более 2,3г.

Электрические параметры

Номинальное напряжение питания .................5 В ± 5%

Выходное напряжение низкого уровня              ..<0,5В

Выходное напряжение высокого уровня              >2,7 В

Ток потребления при низком уровне выходного             

напряжения              ^ 9,8 мА

Ток потребления при высоком уровне выходного

напряжения              .<6,2 мА

Входной ток низкого уровня                            < I-0,361 мА

Входной ток высокого уровня              ...-.<0,02 мА

Потребляемая мощность              ..,..... .42 мВт

Время задержки распространения при включении

(выключении)                < 22 нc

Коэффициент разветвления по выходу ..........20

Предельно допустимые режимы эксплуатации

Максимальное входное напряжение низкого

уровня              0,4 В

Минимальное входное напряжение высокого

уровня              2,7 В

Максимальный выходной ток высокого уровня ... .-0,4 мА

Активная длительность фронта              12... 15 не

Максимальная активная длительность среза   ..... 6 не

Максимальная емкость нагрузки              15 пФ

Температура окружающей среды:

К555ЛЛ1              -1О...+7О°С

КМ555ЛЛ1                  -45..+85 °С

К555ТМ10

Микросхема представляет собой четыре D-триггера с прямы­ми и инверсными выходами. Содержит 148 интегральных эле­ментов. Корпус типа 238.16-1, масса не более 1,2 г.

Назначение выводов: 1—вход D1; 2—выход 1 (инверсный);
3—выход f; 4—вход тактовый C1, C2; 5—выход 2; 6-выход
2 (инверсный); 7—вход D2; 8—общий; 9—вход D3; 10—вы­
ход 3 (инверсный); 11—выход 3; 12—вход тактовый СЗ, С4;
13—выход 4; 14—выход 4 (инверсный); 15—вход D4; 16—на­пряжение питания.             

Электрические параметры

Номинальное напряжение питания              5 В ± 5%

Выходное напряжение низкого уровня , при Uвх=2 В; Uвых=0,8 В:

/вых=4 «А              «0,4 В

/вых = 8 мА              «0,5 В

Выходное напряжение высокого уровня

при U'BK=2 В; Uвых = 0,8 В; U1ВЫх=-400 мкА   .... >2,7 В

Входное напряжение блокировки/вх=-18 мА .. «|-1,5( В

Ток потребления              < 12 мА

Входной ток низкого уровня (при 1/вх = 0,4 В):

по выводам 1,7,9, 15              «I-0,4| мА

по выводам 4, 12              <|-1,6| мА

Входной ток высокого уровня (при Uвх = 2,7 В):

по выводам 1,7,9, 15                               <20 мкА

по выводам 4, 12    ...                            < 80 мкА

Входной пробивной ток:

по выводам 1,7, 9, 15                 ^0,1 мА

по выводам 4, 12              <0,4 мА

Ток короткого замыкания               -20...-100 мА

Потребляемая мощность              63 мВт

Время задержки распространения при Сн=15 пФ; Ян=2кОм:

при включении:

              по выводам от 1 (7, 9, 15)к З{5, 11, 13) . <17нс

по выводам от 1 (7,9,15) к 2 (6, 10, 14),

от 4 (12) к 2, 6(10, 14)              <15нс

              по выводам от 4 (12) к 3i5 (11, 13)   .... <25 нс

при выключении:
.              по выводам от 1(7, 9, 15) * 3 (5, 1 f, 13),

ат4(Щ к3,5(1 U13)                ,...-....:. <27 нс

по выводам от 1 (7,9,15) к2Щ, 10,14} . «20 нс по выводам от 4 (12) к 2, 6(10, 14)   ......<30 нс.

Предельно допустимые режимы эксплуатации

Максимальное входное напряжение низкого

уровня                                          0,8 В

Входное напряжение низкого уровня              2,7...5,25 В

Максимальный выходной ток низкого уровня .... 8 мА

Минимальный выходной ток. низкого уровня              -0,4 мА

Минимальная длительность сигнала                 20 нс

Минимальное время установления (удержания)

сигнала              20 нс

Температура окружающей среды              .-10...+ 70 °С

Разработка структурных схем устройств

Структурная схема состоит из следующих блоков:

              1) Блок триггеров;

              2) Блок индикации;

              3) Блок логики;

              4) Блок питания;

Блок триггеров состоит из одной микросхемы К555ТМ7, которая включает в себя четыре D триггера. Этот блок совместно с блоком логики, который состоит из следующих ИМС: К555ЛИ1, К555ЛЛ1, К555ЛЕ4, К555ЛИ3, К555ЛН1, производит зацикленный счёт импульсов от 0 до 14 в двоичном коде. Он передаёт 4 сигнала на блок логики, которые, пройдя через логическое умножение, возвращаются обратно в виде 4-х сигналов необходимого значения. Так же этот блок передает 4 сигнала на блок индикации, для того чтобы можно было наблюдать за работой счетчика. На блок триггеров подается напряжение питания +5В и подключается к выводам синхронизации.

Блок индикации состоит из светодиодов. Служит для визуализации работы схемы. Четыре выстроенные в ряд светодиода показывают состояние четырех разрядов двоичного числа. Горящий светодиод обозначает единицу. К этим светодиодам сигналы поступают с блока триггеров.

Блок питания необходим для того, чтобы счетчик осуществлял свою работу. Он подает тактовые импульсы на выводы синхронизации у ИМС триггера.

Проверка спроектированных счетчиков

Даная проверка заключалась в том, что необходимо собрать спроектированный счетчик в программе EWB. Для этого нужно вытащить все необходимые элементы (триггеры, логические элементы,

генератор тактовых импульсов, заземление и логический анализатор), затем подключить их так же, как и на спроектированном счетчике и после этого включить схему для проверки на работоспособность. График должен отображать счет в двоичном виде.

Участие в дне Открытых дверей ВЭК

Наше участие заключалось в том, что мы должны рассказать о  специальности 230101. На данном мероприятии мы рассказали о самых основных дисциплинах: Микропроцессоры и микропроцессорные системы; Конструирование, производство и эксплуатация средств вычислительной техники; Цифровой схемотехнике. Так же мы рассказали о программах, в которых придется работать будущим студентам: P-CAD, EWB, MathCAD, AutoCAD. И главное мы рассказали о двух курсовых проектах по основным дисциплинам (МКП – 3й курс и КПЭ – 4й курс), о том что они связаны между собой и то, что это важная стадия для закрепления полученных знаний на этих дисциплинах.

Писал пояснительную записку дипломного проекта: Введение

Данный дипломный проект необходим для закрепления полученных знаний студентами по дисциплине «Цифровая схемотехника». Разработанный стенд может использоваться на практических занятиях по теме: «Счетчики». С помощью данного стенда студенты могут проверить свой спроектированный счетчик на D триггерах с коэффициентом счета от 9 до 15. Для этого им необходимо будет с помощью проводков собрать спроектированный счетчик и посмотреть, как он будет работать. После этого студенты должны сверить полученные данные с полученными знаниями на теоретических занятиях.

Этот дипломный проект помогает преподавателю при проверке практических работ, а так же студентам для более лучшего закрепления знаний т.к студент может пронаблюдать работу счетчика не в теории, а на практике, увидеть свои ошибки и соответственно исправить их.   

Разработка внешнего вида стенда

Данная разработка проделывалась с целью нахождения оптимального расположения всех элементов счетчика на рабочей поверхности. При выполнении я пришел к выводу, что самое оптимальное будет, если все элементы увеличить в 4 раза по сравнению со стандартами. 

Заполнили листы задания на дипломный проект с темами спец. вопросов и датами выполнения

Собрание для заполнения листов задания проходило в аудитории 308а под руководством Епифанова Р.В.

С помощью руководителя практики Епифанова Р.В. заполнили листы задания. После этого нам рассказали из каких частей должна состоять пояснительная записка дипломного проекта и что должно описываться в этих частях. Эти части отличаются в аппаратном и программном дипломном проекте. Так же нам рассказали, что в дипломном проекте необходимо 4 чертежа.

По завершению этого собрания мы сдали заполненные листы задания, а потом получили ксерокопии.

Прослушали лекцию об изготовлении на производстве и «кустарно» печатных плат различных устройств, о ремонте и монтаже печатных плат, о технике безопасности и охране труда при изготовлении и ремонте устройств

Комбинированный метод изготовления 2-х сторонних печатных плат включает в себя 2 принципиально отличающихся друг от друга способа:

1) позитивный;

2) негативный.

Негативный комбинированный метод.

Он состоит из следующих этапов:

1)    получение заготовки и подготовка поверхности фольги;

2)    нанесение изображения печатных проводников;

3)    удаление незащищённых участков фольги (травление) и защитного покрытия с проводников;

4)    нанесение на основание защитного покрытия;

5)    сверление отверстий и их обработка;

6)    электрическая и химическая металлизация отверстий печатных проводников;

7)    покрытие проводящих участков легкоплавким сплавом;

8)    механическая обработка ПП (фрезеровка сторон и т.д.).

Этот способ предусматривает создание печатных проводников химическим способом и металлизацию отверстий электрическим способом.

Позитивный комбинированный метод

Он включает в себя:

1)    подготовка основания;

2)    нанесение рисунка проводников;

3)    нанесения защитной лаковой плёнки;

4)    сверление и обработка отверстий;

5)    химическое меднение отверстий;

6)    удаление защитной лаковой плёнки;

7)    электролитическое меднение отверстий и проводников;

8)    нанесение кислотостойких сплавов и металлов;

9)    удаление эмульсий;

10)                      травление;

11)                      осветление проводящих покрытий;

12)                      механическая обработка ПП.

Существует несколько технологий изготовления МПП.

Применение того или иного способа зависит от следующих факторов:

1)    простота проектирования;

2)    длительность изготовления и стоимость;

3)    ремонтопригодность;

4)    возможность автоматизации и серийности производства;

5)    процент выхода годных МПП при их изготовлении.

Электрические соединения между отдельными слоями МПП можно выполнять 2-мя способами:

1)    метод металлизации сквозных отверстий;

2)    метод послойного наращивания.

Метод металлизации сквозных отверстий

Предварительно подготовленные слои с печатными проводниками склеивают (прессуют) в общий пакет-плату. В нужных местах высверливают сквозные отверстия, а их стенки металлизируют для соединения проводников различных слоёв ПП между собой.

Сквозные отверстия в МПП могут выполнять роль как переходных отверстий для сигналов, так и для монтажа и электрического соединения выводов ИМС (радиоэлементов) с печатными проводниками различных слоёв. Недостаток этого метода – это трудность получения надёжного электрического соединения металлических стенок сквозных отверстий с выступающими внутрь отверстий, торцами печатных проводников ( во внутренних слоях МПП).

Достоинства: процессы изготовления слоёв МПП отделены от заключительных операций склеивания и сверления технологических отверстий, что уменьшает время технологического цикла производства ПП.

Метод послойного наращивания

Он характеризуется изготовлением слоёв, начиная с первого, и включает в себя следующие этапы:

1)    слой фольги (будущий первый слой) приклеивают к перфорированному (с отверстиями) диэлектрику.

2)    Электрохимическую медь наращивают в перфорированных отверстиях для образования межслойных переходов между первым и вторым слоем.

3)    Поверх этого диэлектрика наращивается по всей поверхности платы проводящий слой (будущий второй слой).

4)    С помощью травления формируют рисунок 2-го слоя.

5)    Приклеив следующий перфорированный диэлектрик, можно повторять операции до получения необходимого количества слоёв.

Применение такой технологии изготовления МПП обеспечивает более высокую плотность размещения ИМС и радиоэлементов, так как печатные проводники можно располагать в разных слоя. Так же хорош этот метод тем, что не надо сверлить технологические отверстия.

Основной недостаток: высокая стоимость производства и большие затраты времени в 3-5 раз больше чем при металлизации сквозных отверстий.

Материалы для ПП

К материалам, используемым при изготовлении ПП, предъявляются следующие требования:

1)    Достаточная электрическая и механическая прочность;

2)    Стойкость к воздействию агрессивных растворителей и изменению климатических условий.

3)    Хорошая сцепляемость с токопроводящими покрытиями печатных проводников.

4)    Минимальное коробление в процессе производства и эксплуатации.

Кроме этого, материалы для ПП должны допускать обработку резанием и штамповкой.

Для ДПП используют следующие материалы:

1)    Низкочастотный фольгированный диэлектрик.

2)    Стеклотекстолит, фольгированный с двух сторон, гальвоностойкий.

3)    Гетинакс, фольгированный с 2-х сторон с нормальной или повышенной прочностью и нагревостойкостью.

Для МПП используют следующие материалы:

1)    Фольгированный травящийся стеклотекстолит для многослойного печатного монтажа.

2)    Стеклоткань.

3)    Фолигрованный диэлектрик для микроэлектронных устройств.

Номинальная толщина ПП может быть:

1)    0,025мм

2)    0,06мм

3)    0,1мм

4)    0,19мм

5)    0,8мм

6)    1мм

7)    1,5мм

8)    2мм

9)    2,5мм

10)                      3мм.

Фольгированные материалы – это слоистые прессованные пластики, пропитанные искусственной смолой и облицованные с обеих сторон медной электролитической фольгой, толщиной 18; 35; 50 мкм. К таким материалам относится фольгированный стеклотекстолит больших размеров и толщиной 1 или 1,5мм.

Фольгированные диэлектрики марок СФ рекомендуются для изготовления ПП, эксплуатируемых при температуре до 120C. Более высокими физикомеханическими свойствами и теплостойкостью обладает стеклотекстолит марки СФПН. При этом такой диэлектрик имеет медную фольгу, толщиной 5 мкм, которую получают испарением меди в вакууме.

Для МПП и ГПП применяют теплостойкий диэлектрик марки СТФ и травящийся стеклотекстолит марки ФТС.

Существуют нефольгированные диэлектрики марки СТЭФ - в процессе изготовления ПП, его поверхность металлизируют слоем меди.

В качестве материала для печатных проводников используют медь с содержанием примеси не более 0,05%. Она обладает высокой электропроводимостью, относительно стойкая к коррозии, хотя и требует защитного покрытия. Благодаря малой массе и большой площади поверхности печатного проводника, сила его сцепления с основанием может выдерживать механические перегрузки до 40g в диапазоне частот от 4 до 200Гц.

Обсудили содержание графической части дипломного проекта.

Графическая часть состоит из 4 чертежей:

1. Схема структурная – выполняется на формате А2

2. Схема электрическая принципиальная – выполняется на формате А1

3. Технико-экономический показ – выполняется на формате А1

4. Конструкторский чертеж устройства в 3-х проекциях с разрезами.

Прослушали лекцию о работе в    P-CAD, его особенности при создании принципиальных схем, компоновке и трассировке печатных плат

Принципиальная схема

Для создания схемы электрической принципиальной, в САПР P-CAD имеется графический редактор Schematic. Перед началом создания Э3 необходимо провести настройку конфигурации Schematic`а.

Параметры конфигурации задаются с помощью группы операций Options.

Для задания основных параметров проекта используется команда Configure:

Пункт WorkSpace Size – предназначен для определения размера листа схемы электрической принципиальной.

Группа параметров Ortogonal Modes – определяет взаимные углы цепей и линий: если выставлен флажок 90\90, то цепи и линии выводятся под углом 90 градусов, а если выставлен 90\45, то по диагонали тоже (оба флажка выставить). С помощью кнопки Title Sheets можно подключать файл основной надписи и рамки (делать самим). Зона Net Increment задаёт величину, на которую увеличивается номер любой новой цепи, которая входит в схему (1).

В группе параметров ECOs задаётся формат файла изменения схемы, для того, чтобы эту схему можно было использовать в других САПР.

В группе параметров AutoSave определяются параметры автоматического сохранения файлов – обязательно необходимо выставить флажок Enable AutoSave. В поле Number of Backup Files задаётся число резервных копий от 1 до 99, а в поле AutoSave Time Interval задаётся интервал времени, через который будут происходить новые сохранения.

Расширение основного файла *.sch, а расширение новых автосохранённых файлов *.bak. В поле Units задаются единицы измерения в схеме электрической принципиальной:

1) mil – одна тысячная дюйма

2) mm – миллиметры

3) inch – дюймы.

В поле File Viewer определятся средство просмотра отчётов, сообщений и т.д.

В поле Zoom Factor определяется масштаб увеличения и уменьшения изображения (ставим 2).

В поле Autopan задаётся смещение экрана вверх, вниз, вправо или влево в процентах от его величины. Выставив все эти параметры, необходимо нажать кнопку OK, чтобы принять эти изменения.

С помощью команды Display выставляются параметры экрана:

Группа параметров ItemsColors определяет цвета элементов Э3:

1) Wire – цепь, проводник (красный)

2) Part – компонент (ИМС, радиоэлемент, разъём)

3) Bus – шина

4) Junction – точка соединения

5) Pin – выводы ИМС, радиоэлементов и т.д.

6) Line – линия

7) Polygon – полигон (замкнутые многоугольники)

8) Text – текстовые подписи

9) Open End – не подсоединённые к цепям концы выводов компонента или не подсоединённые концы цепей.

Группа параметров DisplayColors задаёт цвета элементов дисплея:

1) BlackGround – цвет фона (чёрный)

2) 1xGrid – цвет сетки (белая – крупная)

3) 10xGrid – сетка с крупным шагом

4) HighLight – подсвеченные объекты

5) Selection – выделенные объекты

6) Title – основная надпись и рамка

7) WireAttr – атрибуты цепей

8) PartAttr – атрибуты компонентов.

Все эти компоненты могут иметь 1 из 20 стандартных цветов.

- В опции Cursor Style определяется тип курсора:

1.                      Errou – стандартный в виде стрелки;

2.                      Small Cross - пересечение в виде маленького креста (самое удобное);

3.                      Lage Cross – пересечение размером со все рабочее окно.

- В группе параметров Miscellaneus задаются особенности отображения на экране тех или других документов (не менять).

- Пиктограммы (3 шт.) Bus Connection Mode определяют вид подключения цепи к шине.

- С помощью кнопки Defaults все ставится по умолчанию.

Параметры сетки задаются командой Grids:

В поле Grid Spasing вводится шаг сетки (для нас 2,5 мм). Чтобы добавить сетку нужно нажать ADD, удалить – DEL.

Видимость и стиль сетки определяется группой параметров VISIBLE Grid Style: если установлен флажок Visibl, то сетка видимая, если установлен флажок Dotted, то сетка будет точечная, а если флажок Hatched, то сетка выполнена в виде тонких линий. С помощью опции Mode выбираются абсолютная сетка (Absolute) или относительная сетка (Relative). У абсолютной сетки начало координат в левом нижнем углу, а у относительной в любом месте (пользователем).

Для выбора обектов в блоке используется команда Bloc Celection. Существует 3 режима выбора:

1.                      INSIDE – выбираются все объекты, которые полностью находятся внутри блока;

2.                      OUTSIDE BLOC – выдаются все элементы, находящиеся вне блока.

3.                      TO

Имя открытой библиотеки отображается в поле Library. Где можно открыть любую библиотеку. Предварительный просмотр УГО компонента можно осуществить нажав кнопку Browse. С помощью кнопки Library Setap можно настроить параметры библиотеки – добавить любую библиотеку или удалить. С помощью кнопки Query можно осуществить поиск элемента библиотеки. Чтобы разместить компанент на Э3, нужно нажать ОК и с помощью мышки поставить его в определенное место. Две основных «горячих» клавиши. R – поворот компонента на 90о; F - зеркальное отображение.

Для ввода электронных цепей (соеденительных проводников) используется команда Place/Wire, либо нажимается пиктограмма. После этого нужно выбрать начальную точку цепи, нажав левую кнопку мыши. Вторым щелчком мыши цепь заканчивается. Основная ошибка – ввод цепи командой Place/Line. Для редактирования проводника нажимается правая кнопка мыши и выбирается команда Properties. Можно задать видимость цепи (Net Name (галочка в поле Display)), ширину (толщину) цепи в окошке Width (тонкая цепь - Thick; толстая цепь - Thin и по умолчанию - User).

Размещение шин выполняется командой Place/Bus или пиктограммой. Ширина шины 0,76 мм. Цепь подключается к шине под углом 45o.

Имена цепей, входящих или не входящих в шину, можно задать командой Place/Port, они бывают различных типов. В поле Count выбирается один контакт; в окне PinLite определяется длина вывода порта (для нас Short). В окне Pin Orientation определяется горизонтальная или вертикальная ориентация вывода порта. В поле Shaape определяется форма порта (выбираем None), затем нажимаем ОК, затем порт нужно поставить на ту цепь, которую хотим. При желании можно задать видимость имени шины.

Все объекты Э3 могут быть отредактированны. Для редактирования цепей используется команда Edit/Net. В ней можно проверить все выводы. К которым подключена та или иная цепь, просмотреть все имена цепей, входящих в ту или иную шину, переименовать цепь (Rename), выделить цепь цветом, снять выделение цветом (An High Light).

Команда Edit/Parts используется для редактирования компонентов: можно переименовать, выделить цветом, снять выделение цветом, выделить цветом все подсоединяемые к компоненту цепи (High Light Attached Nets) и снять это выделение (An High Light Attached Nets), а также перейти к следующему компоненту (Jump). Свойства компонента можно отредактировать, нажав Properties.

После того, как мы создали Э3, необходимо проверить ее на ошибки с помощью команды Utils/ERC. В окне необходимо выбрать файл с нашей схемой с помощью кнопки File Name, при этом выбирается также название файла отчета с расширением ERC, где будут указаны все ошибки и предупреждения.

В группе параметров Report/Options выбираются параметры, которые подлежат контролю на ошибки:

1. Single Node Nets – поиск цепей, имеющих единственный узел (цепь подключена только одним концом);

2. No Node Nets – поиск цепей, не имеющих узлов;

3. Electrical Errors – электрические ошибки, например, соединение выходов компонентов, подключение сигнальных проводников к цепям питания;

4. Unconnected Pins – неподсоединенные (висячие) выводы компонента;

5. Unconnected Wire – поиск неподключенных цепей;

6. Bus/Net Errors – поиск ошибок групповой связи;

7. Component Errors - поиск ошибок компонентов (расположение одного компонента поверх другого);

8. Net Connectivity Errors – поиск неправильно подключенных цепей питания и шин.

9. Hierarchy Errors – поиск ошибок в иерархических структурах.

Установка флажка view Report – вызывает просмотр файла сообщения об ошибках.

Флажок Annotate Errors включает цветовое выделение ошибок на Э3.

После проверки схемы на ошибки Э3 можно распечатать. Для этого необходимо выполнить команду File/Print Setup, где выставляются параметры принтера, а также ориентация листа (книжная). После этого выполняется команда File/Print, появляется окно, в котором необходимо нажать Page Setup, появится другое окно, в котором, убрав галочку с Sheet Extents необходимо выставить координаты левого нижнего угла и правого верхнего угла области печати, затем обязательно нажать Update Sheet и закрыть это окно. После этого можно осуществить предварительный просмотр: Print Preview - из этого окна командой Print можно распечатать этот лист. Если не выбрать Print Preview, то распечатать с помощью Generate Print Outs. Перед распечаткой нужно нарисовать форматку (рамку и штамп) с помощью команды Place/Line, текст вводится командой Place/Text.

Компоновка и трассировка печатных плат

Последнее, что необходимо выполнить в Schematic – сгенерировать список соединений схемы. Это происходит с помощью команды Utils/Generate Net List, где необходимо выбрать формат списка соединений (P-CAD), а также вводится имя файла (с расширением net).

Загружаем графический редактор печатных плат P-CAD PCB с помощью команды Utils/P-CAD PCB. Прежде чем работать в PCB необходимо подключить все библиотеки, которые использовались в схеме в Schematic.После этого командой Utils/Load Net List загружается список соединений, который был сгенерирован с Schematic. При этом в рабочем пространстве PCB появляются ИМС и радиоэлементы с корпусами и посадочными местами, а также все соединяющие их линии (синего цвета). После этого осуществляется компоновка с помощью мышки и 2-х «горячих» клавиш R и F.

Критерии компоновки:

1.                      Минимальная средняя длина проводников.

2.                      Минимальное количество пересечений проводников.

3.                      Равномерность размещения элементов.

4.                      Оптимальное размещение внешних выводов (разъемов) с краю.

5.                      После компоновки необходимо нарисовать контур печатной платы. Он выполняется в слое Board командой Place/Line.

6.

Трассировка печатных плат осуществляется командой . Трассировку можно осуществить:

Автоматическую;

Ручную;

Автоматическую отдельных цепей;

Цепей присоединенных к определенному выводу;

Отдельных частей печатных плат.

Выбрать определенную трассировку можно в меню Tools. Меню Options/Autorouter в закладке Parameters можно выбрать одностороннюю трассировку. Для этого в окне Top или Bottom необходимо выставить Disabled. Сама трассировка начинается нажатием кнопки с зеленой стрелкой.

Основные критерии трассировки:

1.                      100% размещение печатных проводников (все цепи должны быть оттрасированы);

2.                      минимальное количество слоев соединений;

3.                      минимальное количество межслойных переходов (технологичесуких отверстий).

Трассировка осуществляется командой Route/Autorouters. При этом в меню Tools можно выставить следующий вид трассировки:

1.                      Startautorouter - полная автоматическая трассировка печатной платы;

2.                      Autoroute Connection – трассировка цепей, подсоединенных к определенному выводу;

3.                      Autoroute Component – трассировка цепей, подсоединенных ко всем выводам данного компанента;

4.                      Autoroute Net – трассировка отдельных цепей;

5.                      Autoroute Area – трассировка на определенной части печатной платы;

6.                      Manual Route – ручная трассировка.

Для курсового проекта необходимо будет произвести 3 распечатки:

1.                      Компановка – контур печатной платы и размещенные элементы (проводников нет).

2.                      Лицевая сторона печатной платы – контур, печатные проводники на лицевой стороне (Top); компонентов нет, а технологические отверстия есть.

3.                      Обратная сторона печатной платы – контур и печатные проводники на обратной стороне печатной платы.

Создание ИМС или радиоэлемента

Родные библиотеки P-CAD практически непригодны, т.к. не соответствуют требованиям ЕСКД РФ. Поэтому необходимо создавать свои радиоэлементы и ИМС по следующим этапам:

1.                      Создание УГО ИМС или радиоэлемента;

2.                      Создание посадочного места и корпуса ИМС или радиоэлемента;

3.                      Упаковка ИМС или радиоэлементов (осуществление возможной связи УГО и корпуса с посадочным местом), а также сохранение библиотеки.

Для создания УГО используется графический редактор P-CAD Symbol Editor. При этом необходимо настроить конфигурацию. С помощью команды Place/Line рисуется УГО, командой Place/Pin выставляются выводы компонентов, командой Place/Attributis выставляются атрибуты УГО: для микросхем RefDes, Type; для радиоэлементов только RefDes. RefDes – позиционное обозначение  (DD1, DD2 и т. д.), Type –наименование компонента (КР580ВМ80А). RefDes – над ИМС или радиоэлементом, Type – внутри. С помощью команды Place/Text выставляется обозначение микросхем (например, CPU). С помощью команды Place/RefPoint ставится точка привязки на конец левого верхнего вывода. Проверка на ошибки компанента осуществляется командой Utils/Validate.

Если ошибок нет, то необходимо УГО сохранить: создается новая библиотека: Library/new, затем выполняется команда Save As. При этом появляется окно, в котором необходимо выставить галочку в поле Create Component и записать название, больше галочек не надо.

Посадочное место и корпус ИМС или радиоэлемента выбирается с помощью графического редактора Pattern Editor. Из определенной библиотеки PCBmain, которая находится в Lib/Old Lib, выбирается необходимое посадочное место. Это осуществляется с помощью  команды Library/Copy, где есть 2 кнопки: Destination Library – библиотека куда копируется, Sourse Library – откуда копируется (PCBmain). Здесь необходимо выбрать само посадочное место, которое будем копировать. Если посадочное место и корпус нас не устраивают их необходимо доработать. Доработку контура корпуса выполняют в слое Top Silk  с помощью команды Place/Line. Недостающие атрибуты вводят командой Place/Attributes. В результате мы получаем необходимое посадочное место компонента.

              Создав УГО и корпус с посадочным местом, их необходимо связать друг с другом. Это выполняется с помощью менеджера библиотек P-CAD Library Executive. Необходимо открыть библиотеку  с УГО и посадочным местом, затем с помощью кнопки Select Symbol выбирается УГО, с помощью кнопки Select Pattern выбирается корпус с посадочным местом. В группе Component Style выбирается стиль компонента Homogenous (однородный). В опции Component Type выбирается тип компонента (Normal). В группе параметров Gate Numbering задается способ нумерации логических секций компонента (Numeric). В группе Alternate Views можно подключить альтернативные варианты УГО (не ставить V). В поле Number of Gates вводится число секций, входящих в компонент.              

Для КП:

1.                         Для всех ИМС КР580, микросхем ПЗУ, ОЗУ, разъемов, всех радиоэлементов число секций 1.

2.                         Для логических элементов с тремя ножками число секций 4, для логических элементов с двумя ножками 6.

В поле RefDes Prefix заносится информация о буквенном обозначении элемента:

34

1. Для ИМС – DD,

2. Для разъемов – X,

3. Для резистора – R,

4. Для диода – VD,

5. Для конденсатора – C,

6. Для кварцевого резонатора - BP.

Затем необходимо заполнить таблицу выводов компонента – это выполняется с помощью команды Pins Views, при этом появляется таблица с определенным количеством столбцов.

              В столбце PinDes отображаются номера выводов корпуса элемента. В столбце Gate# вводится информация о номере секции. В столбце SymPin# вводится номера выводов УГО.  PinName – название вывода в УГО. Столбцы GateEq и PinEq вводится информация о логической эквивалентности вентилей и выводов. В Electrical Type заносится информация о типе вывода:

34

              1. Unknown – без определенного типа

              2. Passive – вывод пассивного элемента

              3. Input – вход

              4. Output – выход 

              5. Bidirectional – двунаправленный вывод

              6. Open H – вывод с открытым эмиттером

              7. Open L – вывод с открытым коллектором

              8. Passive H – вывод пассивного элемента, подключенного к цепи питания

              9. Passive L – вывод пассивного элемента, подключенного к общему (земля)

              10. 3-State – вывод с тремя состояниями

11. Power – питание

              Заполнив таблицу, проверяем на ошибки все, что сделано (кнопка V) и сохраняем.

34