Основные понятия, используемые в САПР EAGLE CAD

Для успешной работы в любой системе автоматизированного проектирования (CAD) необходимо не только совершенно четко представлять возможности данной программы, методы работы в ней, но, также, очень важно, иметь основные понятия которыми оперирует рассматриваемое приложение. Ниже представлены основные понятия и определения используемые при проектировании печатных плат (printed circuit boards) в программе автоматизированного проектирования EAGLE (EASILY APPLICABLE GRAPHICAL LAYOUT EDITOR) компании Autodesk.

Airwire – линия связи. Соединяет выводы компонентов в соответствии с принципиальной электрической схемой.

На рисунке 1 изображен пример размещенных посадочных мест (EAGLE part), представляющих компоненты (EAGLE device) в редакторе печатных плат (EAGLE layout).

Cвязи между компонентами в программе EAGLE

Рисунок 1 – Редактор печатных плат EAGLE CAD Autodesk с размещенными корпусами компонентов (eagle package) и связями между ними (airwires)

Blind Via – слепое (глухое) переходное отверстие, предназначенное для перехода трассы с одного слоя печатной платы на другой. Сам термин «слепое» переходное отверстие уже говорит о том, что данной переходное отверстие не сквозное, то есть расположено не во всех проводящих слоях печатной платы, соединяющее либо верхний, либо нижний проводящий слой с внутренними слоями печатной платы. Пример глухого переходного отверстия (blind via) изображен на рисунке 2 – примере стека четырехслойной печатной платы.

Buried Via – скрытое переходное отверстие, просверленное через текущий слой стека печатной платы в производственном процессе (как и сквозное), но не соединяющее все слои печатной платы. Глухое переходное отверстие соединяет внутренние слои печатной платы. Пример скрытого переходного отверстия (buried via) изображен на рисунке 2.

Core – ядро (основа). Два медных проводящих слоя, нанесенных на твердую диэлектрическую подложку. Как правило для обычных плат роль диэлектрика выполняет стеклотекстолит, например, FR4 (см. рисунок 2 – в основу (core) четырехслойной печатной платы заложен стеклотекстолит фольгированный c высокой температурой стеклования FR4 High TG).

Пример layer stack

Рисунок 2 – Пример стека (stackup) четырехслойной печатной платы с различными видами переходных отверстий (via)

Design Rule Check (DRC) – программа автоматизированного проектирования печатных плат EAGLE может идентифицировать нарушение заданных правил проектирования, например, если две проводящие дорожки, относящиеся к разным цепям, пересекаются в одном слое или расположены друг к другу с зазором меньшим, чем заданный в правилах проектирования (DRC).

EAGLE DRC

Рисунок 3 – Пример работы утилиты Design Rule Chek программы EAGLE

На рисунке изображена визуализация обнаруженной программой DRC ошибки (пересечение трасс). Участок с обнаруженной ошибкой выделен черной рамочкой.

Device – компонент. Представляет собой полностью определенный элемент в библиотеке компонентов. Компонент (device) в САПР EAGLE состоит из корпуса (package) и символа условно-графического обозначения (symbol).

Символ + корпус = компонент

Рисунок 4 – Пример определения компонента PIC16F84A-20I/P в программе EAGLE CAD

Device Set – многокорпусной компонент. Представляет компонент, имеющий одно и то же условно графическое обозначение (символ), но различные посадочные места или технологии. Пример многокорпусного компонента изображен на рисунке 5. В качестве образца использован 8-битный микроконтроллер PIC фирмы MICROCHIP, имеющий одно условно-графическое обозначение (symbol), но разные корпуса (package) – корпус для монтажа в сквозные отверстия (DIP) и корпус для поверхностного монтажа (SMD).

Многокорпусной компонент в EAGLE CAD

Рисунок 5 – Пример многокорпусного компонента (device set) в программе EAGLE

DIP (dual in-line package) – тип корпуса компонентов, предназначенных для сквозного монтажа (монтаж в отверстия) на печатных платах. Примеры корпусов для сквозного монтажа представлены на рисунках 4 и 5.

Drill – сквозное металлизированное отверстие (контактная площадка – pad, или переходное отверстие – via). Примеры сквозных металлизированных отверстий (via и pad), а также их расположение на печатной плате представлены на рисунке 6.

Внешний вид печатной платы

Рисунок 6 – Печатная плата (printed circuit board). Вид сверху

На рисунке 6 изображена верхняя сторона печатной платы. Плата имеет защитную паяльную маску (зеленого цвета), слой шелкографии – маркировку позиционных обозначений компонентов и их расположения на печатной плате (белого цвета). Проводящие дорожки печатной платы (трассы) и переходные отверстия (via) расположены под слоем маски. Контактные площадки для поверхностного (SMD) и сквозного монтажа (DIP) из-под слоя маски – вскрыты.

Electrical Rule Check (ERC) – CAD EAGLE позволяет идентифицировать нарушение заданных электрических правил проектирования (например, соединение выводов, которые при нормальных условиях на схеме соединены быть не должны). Проверка электрических правил проектирования (ERC) позволяет также определить согласованность и соответствие принципиальной электрической схемы – печатной плате.

EAGLE ERC

Рисунок 7 – Пример работы утилиты ERC (Electrical Rule Check) программного пакета EAGLE CAD от Autodesk

Forward&Back Annotation – постоянная взаимосвязь в режиме реального времени между редактором принципиальных электрических схем и редактором печатных плат в программе EAGLE. Механизм данной взаимосвязи заключается в том, что вносимые на принципиальную электрическую схему изменения тут же отображаются в редакторе печатных плат. И, соответственно, наоборот – вносимые изменения в редакторе печатных плат EAGLE CAD от Autodesk тут же отображаются в редакторе принципиальных электрических схем. Для этого должны быть запущены оба редактора.

Gate – секция. Термин «секция» подразумевает под собой часть компонента, которая может быть самостоятельно размещена в редакторе печатных плат программы EAGLE CAD. Например, секция логического компонента, пара контактов реле, его катушка или один резистор из массива резисторов.

Многосекционный компонент

Рисунок 8 – Представление многосекционного компонента в программе EAGLE. Левая часть изображения – условно-графическое обозначение секций компонента 74AC11011. Правая часть рисунка – корпус (package) компонента для сквозного монтажа (DIP-16)

Hole – монтажное отверстие. Неметаллизированное сквозное отверстие, выполненное на печатной плате. Пример монтажных отверстий печатной платы представлен на рисунке 6.

Layer Stack – стэк слоев печатной платы. Представляет собой структуру и последовательность чередующихся между собой проводящих слоев меди, изолирующих оснований, связующих и других технологических материалов, используемых для изготовления печатной платы. Пример стэка четырехслойной печатной платы представлен на рисунке 2.

Micro Via – микропереходное отверстие. Сквозное металлизированное отверстие (аналогично «слепому» переходному отверстию) с малым диаметром сверления, соединяющее внешний слой с другими (внутренними) слоями. Пример микропереходного отверстия (microvia) печатной платы представлен на рисунке 2.

Net – цепь. Электрическое соединение в редакторе принципиальных электрических схем.

Package – корпус (посадочное место) компонента в редакторе печатных плат.

Pad – контактная площадка для сквозного монтажа компонента, входящая в состав корпуса (посадочного места). Совокупность нескольких контактных площадок, принадлежащих одному компоненту, образуют корпус. В качестве примера на рисунке 6 видно, что две контактные площадки на нижней стороне печатной платы представляют резистор R9.

Pin – вывод. Точка подключения символа условно-графического обозначения компонента в редакторе принципиальных электрических схем программы EAGLE. Пример выводов компонента представлен на рисунке 8.

Prepreg – связующий материал используемый для создания многослойных печатных плат, по типу «слоеного пирога».

Rack – таблица параметров для сверлильного станка. Необходима для формирования данных сверления при подготовке к производству печатных плат.

Ratsnest – команда для вычисления кратчайшей линии связи между соединенными выводами одного или нескольких компонентов.

Restring – гарантированный поясок. Представляет ширину полоски металлизированного кольца, размещенного вокруг контактной площадки для сквозного монтажа или переходного отверстия.

Signal – электрическая связь на печатной плате.

SMD (surface mounted device) – тип корпуса компонентов, предназначенных для поверхностного монтажа на печатную плату.

Supply Symbol – сигнал питания в редакторе принципиальных электрических схем.

Symbol – условно-графическое обозначение компонента в редакторе принципиальных электрических схем.

User Language – свободнопрограммируемый, С – подобный язык для импорта и экспорта данных.

Via – переходное сквозное отверстие. Основное назначение – трассировка проводящей дорожки в разных слоях. Иными словами, переходное отверстие обеспечивает переход одноименного сигнала с одного проводящего слоя – на другой.

Wheel – апертура круга. Входит в состав создаваемых для производства печатной платы, gerber файлов.

Wire – электрическое соединение на печатной плате или линия (линии рисуются командой wire).