Cuvânt înainte, [307498]

[anonimizat]. Scopul acestui îndrumător este acela de a [anonimizat]: [anonimizat], [anonimizat] a documentației aferente pentru implementarea fizică a proiectului.

[anonimizat], [anonimizat].

Crearea de proiecte

Folosind una dintre opțiunile comenzii File →New (Fig. 1-1)→ Project, Design, Library, [anonimizat], [anonimizat]:

Project – se va genera un proiect care poate conține un număr de directoare schemă și pagini cu scheme;

Design – se creează un singur director schemă care va conține o singură pagină schemă;

Se vor genera fișiere de tipul: VHDL, Verilog și Text;

Library – creare de bibliotecă utilizator în care se vor putea adăuga componente.

Fig. 1-1 [anonimizat] (Fig. 1-2):

Pspice A/D – [anonimizat] A/D ([anonimizat]);

PC Board (placă) Wizzard – în cazul în care va fi folosit cu PCB Editor. [anonimizat].

[anonimizat];

Schematic – se generează un proiect de bază conținând doar un fișier design.

Un element important din Capture este Managerul de proiect (Project Manager) (Fig. 1-3), folosit pentru a grupa și organiza toate resursele necesare unui proiect. [anonimizat], [anonimizat] (rezultat) de exemplu: lista de conexiuni (create cu Netlist) și cea de materiale (create cu utilitarul Bill of Materials).

[anonimizat]:

Directoare sau pagini cu scheme (Schematicn);

Directorul bibliotecă (Library) indică ibliotecile de componente utilizate;

Directorul rezultat (Outputs) conține rezultatele rulării utilitarelor de procesare ale Capture;

Configurarea proiectului

Cu ajutorul comenzilor din meniul Options se poate face:

Personalizarea mediului de lucru (Preferences);

Crearea de setări implicite pentru proiectele noi (Design Template), [anonimizat];

Anularea setărilor din proiectele individuale (using Design Properties) sau paginile individuale (Schematic Page Properties).

[anonimizat] o comandă Preferences și una Design Template . [anonimizat]. Caseta de dialog a comenzii Design Template (Fig. 1-4) determină caracteristicile implicite ale tuturor proiectelor care vor fi create. [anonimizat].

Definirea preferințelor (Options – Preferences)

Colors/Print – setarea culorilor pentru obiecte cum ar fi conectorii în afara paginii, blocurile și porturile ierarhice, text, blocuri titlu, ș.a. și a culorilor pentru listare sau plotare. Se mai poate schimba culoarea de fundal și a grid-ului;

Grid Display – selectează liniile sau punctele de grid și opțiunea de a le afișa sau nu. Aceste opțiuni se pot alege separat pentru editorul de scheme sau pagină;

Pan și Zoom;

Select – se stabilește modul în care se dorește selecția obiectelor: fie la intersecția cu zona de selecție, fie complet incluse în aceasta; (Fig. 1-5) și (Fig. 1-6)

Mixt – se definesc: umplerea, tipul de linie și grosimea ei, culorile obiectelor grafice, fonturi, etc. Se mai poate activa comunicarea între instrumente, metoda prin care Capture comunică cu celelalte produse soft OrCAD;

Editorul de texte – se poate defini evidențierea (sau nu) a cuvintelor cheie VHDL și a setărilor fonturilor și a tab-urilor utilizate în cadrul editorului.

Controlul grilei (grid) – la plasarea obiectelor electrice, este bine să se utilizeze opțiunea snap-to-grid. Altfel, pinii obiectelor pot fi plasați în afara punctelor de grilă, ceea ce îngreunează conectarea lor.

Fig. 1-5 Stabilirea condițiilor de selecție

Setarea modelului (Template) proiectului

Definirea informației din cartuș (title block) se face cu ajutorul obiectelor din CAPSYM.olb, biblioteca in care se găsesc modele pentru aceste blocuri. Se pot defini blocuri proprii care se pot stoca într-o bibliotecă folosind comanda New Symbol din meniul Design al managerului de proiect.

Desenarea schemei – comanda Place

În Fig. 1-7a, se găsesc opțiunile din fereastra comenzii Place. Se plasează componente (Part), fire (Wire), magistrale (Bus), joncțiuni (Junction), legături la magistrală (Bus Entry), obiecte de alimentare (Power și Ground), nume de semnale (NetAlias), elemente de legătură în schemele ierarhice și cele organizate pe orizontală (Off-Page Connector, Hierarchical Block, Hierarchical Port și Pin), neconectat (No Connect), Title Block, Bookmarks (marcaje), elemente grafice necesare in general pentru descrierea grafică a componentelor nou introduse și text (cu rol de comentariu).

În cadrul acțiunii de plasare a componentelor (Fig. 1-7a), în primul rând este necesară identificarea bibliotecii care le conține, apoi în caseta de dialog a comenzii Place, se face căutarea (Part Search) (Fig. 1-7b), adăugarea de biblioteci în situația în care componenta căutată nu se regăsește în nici una dintre cele încărcate sau, înlăturarea pentru cazul în care nu conține nici unul dintre obiectele căutate.

În această fereastră se mai găsesc informații despre încapsulare (Parts per Package), simbolul grafic asociat codului de componentă și dacă are reprezentare DeMorgan (Fig. 1-7 b).

Plasarea obiectelor și a conexiunior între ele

Odată găsit obiectul căutat, se acționează OK și se începe plasarea (atâta timp cât nu se alege comanda End Mode) (Fig. 1-8). Când se încheie procesul de aducere a componentelor din biblioteci, se poate trece la plasarea firelor (Wire) sau/și a magistralelor (Bus).

Pentru căutarea în biblioteci folosim identificatorii:

R – pentru rezistoare;

C – pentru condensatoare;

L – pentru bobine;

V – pentru surse de tensiune;

I – pentru surse de curent;

Q – pentru tranzistoare bipolare;

D – pentru diode.

Tema de lucru :

Identificați bibliotecile de componente folosite în schema din (Fig. 1-9) și, având lista de componente, desenați-o:

Crearea și editarea de componente

Capture permite crearea și editarea de componente și adăugarea lor într-o bibliotecă nouă sau într-una existentă (Fig. 2-1). Este utilă crearea unei biblioteci utilizator în care să fie salvate noile componente.

Crearea de componente

La crearea unei componente trebuie furnizate o serie de informații cu privire aceasta (Fig. 2-2). Dacă este o capsulă cu mai multe elemente, trebuie specificat numărul acestora sau dacă este omogenă sau eterogenă.

Nume – componentei i se atribuie care este valoarea/codul (Value) folosită la amplasarea pe schemă.

Part Reference – identifică o componentă din schemă și se compune dintr-un prefix, un număr de ordine și, eventual, dintr-un sufix:

Prefixul depinde, în general, de tipul componentei (de exemplu: U pentru circuit integrat, R pentru rezistență, etc.).

Numărul de ordine este întotdeauna simbolizat printr-un semn de întrebare în bibliotecă (U? de exemplu) iar sufixul, constituit de regulă dintr-o literă, identifică elementele logice ale componentei (Part Numbering – vezi Fig. 2-2).

Create Convert View – se crează, acolo unde există posibilitatea, reprezentarea echivalentă deMorgan.

Parts per Pkg – numărul de elemente din capsulă – identice dacă aceasta este omogenă și diferite în caz contrar.

Part Aliases – coduri (Value) echivalente pentru componenta respectivă.

Attach Implementation – permite adăugarea unui director cu scheme, generându-se o ierarhie.

Pins – fiecare terminal al unei componente poate fi caracterizat prin:

tipul său (Pin-Type); descrie funcția terminalului (intrare, ieșire, bidirecțional etc.).

forma sa (Pin-Shape): se referă la reprezentarea grafică a pinului (scurt, lung, de tact, complementat).

numărul său (Pin-Number): reprezintă numărul terminalului referitor la capsula fizică.

numele său (Pin-Nume): specifică numele pinului (CLK, R/ etc.)

Etapele pentru definirea unei noi componente, sunt:

În managerul de proiect, se alege biblioteca în care se dorește adăugarea;

Cu butonul din dreapta al mouse-ului, se alege New Part;

În locația potrivită din fereastra de dialog New Part Properties, se introduce numele componentei în curs de creare. Pot fi folosite setările implicite pentru celelalte opțiuni din fereastră, sau unele precizate de utilizator. In final, se acționează OK și:

In editorul de componente se afișează conturul componentei. Pinii se vor plasa pe exterior, iar dedesubt se introduce valoarea și deasupra, referința.

Se poate modifica dimensiunea conturului.

Pentru desenarea componentei:

Odată definit conturul, cu ajutorul instrumentelor de desenare, se desenează componentele și se plasează textele. Toate elementele grafice care alcătuiesc componenta, trebuie să se încadreze în limitele conturului definit, cu excepția simbolurilor și textelor IEEE;

Se adaugă pinii;

Când se încheie editarea, trebuie salvată componenta.

Plasarea pinilor

Pinii (trebuie să fie legați de conturul componentei) (Fig. 2-3), trebuie să primească un nume. Dacă nu se specifică nici unul, Capture îl va genera automat. Dacă pinul se conectează la un bus, trebuie numit în format specific.

Exemplu: A[0..7] sau : ,

Pentru un nume care trebuie să apară negat se tastează câte un backslash după fiecare literă a numelui: R\E\S\E\T –.

Mai există posibilitatea de a plasa mai mulți pini simultan, cu comanda Pin Array.

În Fig. 2-3 este prezentată caseta de dialog a comenzii Place →Pin, unde:

Nume – numele pe care-l dăm pinului respectiv;

Shape – definește forma acestuia (Fig. 2-3a)(Tabel 2-1);

Number – numărul pinului;

Type – tipul pinului (Fig. 2-3b) (Tabel 2-2).

Width – Scalar sau Bus (semnal unic sau magistrală). Pinii care sunt declarați ca magistrale sunt numiți respectând aceleași convenții ca și magistralele și se conectează la acestea.

Tabel 2-1

Tabel 2-2

Dacă se editează o capsulă cu mai multe elemente identice (omogenă), fereastra de editare a componentei va conține doar prima componentă a acesteia. Toate acțiunile de editare (mai puțin numerotarea pinilor), aplicate asupra acestui element, se vor aplica tuturor elementelor constitutive.

Dacă se dorește crearea unei capsule eterogene, activitatea de editare are acțiune strict asupra unei componente a circuitului integrat. Pentru editarea unei alte componente din capsulă, se alege din meniul comenzii View fie Next Part, fie Previous Part. Pentru a vizualiza întreaga capsulă, din meniul View, se alege Package (Fig. 2-4).

În cazul în care dorim să afișăm informațiile cu privire la proprietățile unei capsule se alege Package din meniul View și apoi Properties din meniul Edit .

Editarea unei componente

Componentele existente pot fi editate fie în biblioteca din care fac parte, fie pe planșa cu scheme.

Editarea în bibliotecă

Se deschide biblioteca în care se află componenta dorită, se face dublu click pe numele acesteia pentru a o putea edita. Un obiect de bibliotecă poate fi redimensionat, i se pot adăuga (șterge) elemente grafice sau simboluri și i se pot adăuga (șterge) pini. Când operația de editare se încheie, componenta trebuie salvată în bibliotecă. Acțiunea de editare poate fi aplicată tuturor elementelor de tipul respectiv sau, doar celui asupra căruia s-a lucrat. Un obiect de bibliotecă poate fi editat și în urma copierii acestuia în altă bibliotecă. (se acționează tasta CTRL în timp ce componenta este „trasă” în biblioteca de destinație). La încheierea acțiunii de editare se face salvare.

Editarea pe planșă

În urma realizării operațiilor descrise anterior, în încheiere din meniul comenzii File se alege Close. Se deschide o casetă de dialog:

Update current (actualizarea doar a componentei asupra căreia s-a acționat);

Update all (actualizarea tuturor elementelor de tipul respectiv din proiect);

Discard (renunțarea la modificările făcute);

Cancel (anularea operațiunii de închidere și revenirea în editor pentru a continua modificările).

Adăugarea de simboluri IEEE

Odată definită componenta, se pot adăuga simboluri IEEE. Spre deosebire de elementele grafice, aceste simboluri nu trebuie să se găsească neapărat în corpul componentei.

Atașarea unui director cu scheme unei componente

Această acțiune are drept rezultat crearea unei ierarhii. La atașarea unui director, se precizează numele acestuia, sau, al proiectului care îl conține. Dacă se atașează unei componente, se poate muta sau copia în aceeași bibliotecă în care se găsește componenta, după încheierea editării. Aceasta permite ca obiectele și directoarele schemă atașate să poată fi folosite și în alte proiecte. Când se specifică un nume de director atașat dar acesta nu există, Capture îl generează când se face coborârea în ierarhia componentei. Pentru a se putea parcurge ierarhia în jos, componenta trebuie declarată ca nefiind primitivă.

Etapele:

Din meniul Design al managerului de proiect, se alege New Part cu biblioteca selectată sau, din meniul Options, se alege Package Properties. Se deschide apoi fereastra Edit Part Properties.

Se face click pe butonul Attach Implementation și se deschide caseta sa de dialog.

Se introduce numele directorului cu scheme Dacă acesta nu se găsește în proiectul curent, se utilizează butonul Browse pentru a localiza biblioteca proiectului, planșei, VHDL sau fișierul EDIF unde este localizat directorul respectiv.

Dublu click pe OK.

Sau

Se selectează o componentă pe pagină Din meniul Edit, se alege comanda Properties. Se deschide editorul de proprietăți.

În poziția Implementation Type, se selectează tipul dorit;

În poziția Implementation, trebuie introdus numele directorului fiu; dacă acesta nu se află în proiectul curent, se introduce calea și numele fișierului bibliotecă, al planșei, VHDL sau fișier EDIF.

Click pe Apply.

Pinii de alimentare

Atât componentele omogene cât și cele eterogene pot dispune de pini partajați (de exemplu surse de tensiune și masa). În mod normal, pinii de alimentare sunt invizibili și cu efect global (înseamnă că sunt conectați la obiecte de alimentare cu același nume, legături de alimentare și alți pini de alimentare invizibili din schemă). În cazul componentelor eterogene, pinii de alimentare nu sunt conectați de regulă la fiecare element din capsulă. Dacă alegem opțiunea ca pinii de alimentare să fie vizibili, componenta respectivă trebuie plasată pe planșă și să se lege fire la acei pini, pentru ca legăturile de alimentare să apară în lista de conexiuni.

Pentru componentele omogene, pinii de alimentare apar pe fiecare element din capsulă. Numele acestora se completează automat, însă trebuie precizat numărul. Pentru ca pinii să fie partajați, trebuie ca numele și numărul pinului de alimentare să fie același pentru fiecare element din capsulă.

Afișarea pinilor de alimentare invizibili – în editor se alege un pin de alimentare. Din meniul Edit se alege Properties și opțiunea de Pin Visible.

Tema

Intr-o bibliotecă utilizator, să se adauge circuitul din Fig. 2-5 (MMC 4011, realizat în tehnologie CMOS).

Macrocomenzi

În pagina de editare, se poate creea o macrocomandă prin înregistrarea unei serii de acțiuni de editare. Macrocomenzile sunt utile atunci când există activități de editare repetitive.

Înregistrarea

O locație înregistrată într-o macrocomandă este legată de o acțiune anterioară și nu de cea de unde s-a început înregistrarea.

Operații pentru înregistrarea unei macrocomenzi:

Se face Click pe butonul din stânga al mouse-ului, pentru a stabili locația de unde se începe înregistrarea

Din meniul comenzii Macro, se alege Record, urmată de afișarea înregistratorului macro, care conține trei butoane (Fig. 3-1)

Trebuie desfășurate o serie de activități de editare care urmează să fie înregistrate ca macrocomandă, utilizând cele trei butoane de înregistrare după necesități:

butonul din stânga pentru a opri înregistrarea;

butonul din mijloc este pentru pauză. Are efect până la o nouă acționare a butonului;

butonul din dreapta este folosit pentru a determina pornirea înregistrării unei comenzi în mod "with dialog". Dacă o comandă este înregistrată în acest mod, valoarea introdusă în timpul înregistrării, nu va fi salvată. În schimb, la rularea macrocomenzii, aceasta afișează o casetă de dialog în care se poate introduce o valoare. Când se acționează din nou, se iese din regimul de înregistrare „cu dialog". Cu butonul din stânga se oprește înregistrarea.

Configurarea

După ce se înregistrează o macrocomandă, acesteia i se dă un nume și i se poate asigna o intrare din meniul comenzii Macro, o definiție Shortcut Key și o descriere. Dacă se asignează o combinație deja în uz, combinația va trece temporar la macrocomandă. Odată salvată, macrocomanda apare automat în lista cu nume Macro.

Din meniul Macro, se alege Configure Macro (Fig. 3-2)

Se selectează macrocomanda.

Se introduce numele în caseta Macro Name și se poate salva.

Pentru a asigna unei macrocomenzi o combinație de taste, se introduce textul corespunzător acesteia (Ctrl + 2) în caseta Keyboard Assignment;

Pentru a face ca numele macro să apară în meniu, se introduce numele ei în caseta Menu Assignment.

Pentru a face o scurtă descriere a acesteia, se introduce textul adecvat în caseta Description text;

Se alege O.k. și apare caseta Save As;

I se atribuie un nume de fișier, o cale, se salvează și apoi se închide cu Close.

Combinații de taste permise :

CTRL

ALT

SHIFT

CTRL+ALT

CTRL+SHIFT

ALT+SHIFT

CTRL+ALT+SHIFT

sau/și:

Orice caracter alfanumeric A…Z.

Orice caracter numeric 0…9.

Oricare dintre tastele funcționale F1…Fn.

Caractere speciale: !, @, #, $, %, ^, &, *, (, ).

Taste speciale Esc, Insert, Delete, PgUp, PgDown, Home, End.

Tastele cu săgeți.

Exemple de combinații posibile:

CTRL+SHIFT+2

ALT+G

Nu se asignează combinația de taste CTRL+ALT+DEL, unei macrocomenzi, tasta ESC poate fi utilizată singură ( nu se poate folosi combinația SHIFT+ESC, de exemplu) și "+", "="

Tema de lucru:

Să se genereze macrocomenzi care să poată fi lansate și din meniul principal.

Structuri de scheme complexe

Structura orizontală (flat)

Schemele pe orizontală au de regulă un număr redus de pagini. O asemenea structură se caracterizează prin aceea că legăturile de ieșire ale unei pagini de schemă, sunt conectate cu legături (nets) de intrare de pe altă pagină a aceluiași director SCHEMATIC, prin intermediul unor obiecte numite off-page connectors. Toate paginile unei organizări pe orizontală, se găsesc într-un singur director cu scheme și pe un singur nivel (Fig. 4-1). Datorită faptului că toate interconexiunile dintre paginile unei scheme organizate pe orizontală sunt administrate prin intermediul off-page connectors (numelor de semnal asignate), este foarte bine să se păstreze un număr redus de pagini.

Structura ierarhică

Directorul schemă care se găsește în vârful ierarhiei și care se referă direct sau indirect la toate celelalte directoare, se numește modul rădăcină (Root module).

Într-o ierarhie simplă, fiecare bloc ierarhic sau componentă cu un director schemă atașat, reprezintă un director unic (vezi și ).

În cazul unei ierarhii complexe, se stabilește o corespondență de many-to-one (mulți la unul –mai multe blocuri pot avea legătură cu un același bloc) între blocurile ierarhice (sau componentele cu director schemă atașat).

Blocurile ierarhice, porturile ierarhice și pinii ierarhici, poartă semnale între directoarele schemă și paginile din ierarhie, în timp ce off-page connectors le leagă în cadrul aceluiași director sau schemă organizată orizontal (flat).

Semnificația opțiunilor din fereastra Hierarchical Block ():

Reference – precizează numele blocului ierarhic,

Primitive – indică dacă blocul ierarhic este sau nu o primitivă. Are trei posibilități de setare:

Default – blocul ierarhic utilizează setarea implicită din Design Template.

Yes – blocul ierarhic este o primitivă și No – semnificația contrară.

User Propreties – permite modificarea proprietăților setate de utilizator

Implementation Type:

Schematic View – implementarea atașată este un director schemă. Capture generează automat pinii ierarhici adecvați pe baza porturilor ierarhice.

PSpice Model – implementarea atașată este un fișier model PSpice.

Implementation Name – precizează numele directorului schemă atașat, al listei de conexiuni al entității VHDL, sau al proiectului pentru blocul ierarhic respectiv.

Path and fielnume – calea și numele fișierului pentru biblioteca obiectului atașat

Porturi ierarhice

Un asemenea port face legătura în sus către pinul ierarhic cu același nume din interiorul unui bloc și conectează lateral către neturile cu același nume din aceeași pagină și porturile ierarhice din același director de scheme (Fig. 4-5).

Pinii ierarhici

Se leagă prin nume la porturi ierarhice .

Parcurgerea ierarhiei se face: de sus în jos cu Descend Hierarchy iar de jos în sus cu Ascend Hierarchy (vezi Fig. 4-6 respectiv,Fig. 4-7) .În , se poate vedea o schemă ierarhică simplă (existentă în exemplele OrCAD), a cărei structură de directoare rezultă din .

Tema de lucru:

Să se deseneze schema ierarhică din: Fig. 4-6 și Fig. 4-7.

Fig. 4-6

Fig. 4-7

Instrumentele de procesare

Atribuirea de referințe

După plasarea obiectelor pe pagina schemă, toate componentele trebuie identificate unic prin intermediul comenzii Annotate din meniul Tools al Managerului de proiect. Acest instrument asignează referințe unice fiecărei componente (componentele trebuiesc setate ca primitive, individual sau global cu comanda corespunzătoare ierarhiilor). Se pot adăuga referințe inter-foi porturilor ierarhice și off-page connectors. Referințele inter-foi (sheets) indică sursa și destinația paginii cu scheme și simbolurilor din design.

Obiectele din schemă sunt actualizate în ordinea în care apar pe schemă, pornind de la dreapta la stânga și de sus în jos.

Pentru anotare (atribuire de referințe – Fig. 4-1). Din managerul de proiect se selectează paginile pe care trebuie făcută atribuirea de referințe.

Se alege Annotate (din meniul Tools);

Se setează opțiunile afișate în fereastra de dialog, după necesități.

Scope – se specifică dacă actualizarea referințelor se face asupra întregului proiect sau asupra paginilor selectate

Action – se poate face actualizarea necondiționat, incremental (afectează doar părțile nenumerotate) sau resetarea numerotării. Referințele interfoi pot să fie adăugate sau îndepărtate. Se poate alege o singură acțiune de acest tip la un moment dat.

Mode – specifică modul (instances – caracteristicile logice ale componentelor, sau occurences – caracteristici fizice) în care se face actualizarea proprietăților. Capture stabilește automat modul după preferințe și în funcție de tipul proiectului.

Încapsularea fizică (physical packaging) – se specifică proprietățile de care trebuie să se țină cont în gruparea componentelor într-o singură capsulă.

Reset reference numbers to begin at 1 in each schematic Dacă este selectată această opțiune, Capture numerotează componentele începând de la 1, în fiecare director cu scheme. În caz contrar, Capture alege din paginile selectate referința cu valoarea cea mai mare și începe numerotarea de acolo.

Do not change the page number – Paginile cu scheme sunt renumerotate în timpul anotării, în funcție de ordinea lor din managerul de proiect. Dacă însă se selectează această opțiune, paginile nu vor mai fi renumerotate.

Actualizarea proprietăților

Update Properties este în general un instrument de tip caută și adaugă sau înlocuiește. Dacă este necesară editarea proprietăților unor componente sau neturi, se face în editorul de pagină schemă. Dacă se fac modificări într-un număr de scheme (planșe – designs), cu Update Properties (Fig. 4-2) se poate face actualizarea mai repede și mai simplu decât manual. Pentru actualizarea proprietăților, se creează un fișier .upd, cu câte o linie pentru fiecare componentă de modificat.

Cu ajutorul unui editor de texte, se creează un fișier de actualizare (.upd);

Se poate procesa doar o parte din schemă sau integral;

Din meniul Tools al managerului de proiect, se alege Update Properties;

Opțiunile acestui meniu se setează conform necesităților.

Formatul fișierului de actualizare

Fișierul de actualizare este un fișier ASCII care se creează în scopul de a specifica proprietățile care trebuiesc asociate și valorile care se folosesc în scopul actualizării. Poate să conțină comentarii, orice text care se găsește în dreapta caracterului ;, este ignorat.

Prima linie a unui astfel de fișier este de forma:

CombinedPropString PropToUpdate1 PropToUpdate1…..

Șirul de proprietăți și numele acestora, trebuiesc cuprinse între ghilimele. De exemplu:

"{Value}" "PCB Footprint"

"74LS00" "14DIP300"

"8259A" "28DIP600"

"74LS163" "16DIP300"…

Prima linie din exemplul anterior semnifică faptul că proprietatea utilizată ca șir de asociere este Value. De câte ori se găsește valoarea, în câmpul PCB Footprint (Fig. 5-3), se asociază informația de actualizare.

Verificarea respectării regulilor de proiectare electrică

Acest instrument de procesare (Design Rules Check) parcurge (Fig. 5-4) desenele schemelor pentru verificarea respectării regulilor de proiectare de bază și a regulilor electrice. Erorile și avertizările sunt semnalate pe schemă cu DRC markers (marcaje specifice programului) și se păstrează și într-un fișier raport.

Cu dublu click pe marcajul de eroare, se poate vizualiza textul aferent erorii sau avertizării. Se pot preciza condițiile de producere a erorilor: off-page connectors, etichete neconectate, componente în afara gridului, pini, porturi neconectate, referințe identice de componentă și elemente de proiectare care sunt incompatibile cu produsul OrCAD SDT.

În concluzie, DRC este foarte util în pregătirea proiectului pentru utilizarea cu celelalte instrumente. Semnalează două categorii de încălcări ale regulilor electrice:

Erori (error) care trebuie corectate;

Avertizarea (warning) asupra situațiilor care pot sau nu, să fie acceptabile în proiect.

Back Annotate

Se pot importa modificările create de instrumente externe, cum ar fi de exemplu, aplicația PCB Editor. Capture utilizează un format simplu de fișier (swap) pentru a permite schimbarea de porți, pini, modificarea referințelor componentelor. Dacă utilitarul extern creează un fișier back annotatate, acesta trebuie editat pentru a corespunde formatului de fișiere swap.

Formatul fișierelor swap

Fișierele text ASCII (.SWP) care conțin referințe de componente noi și vechi. Fișierul poate să conțină comentarii, orice text care se găsește după caracterul ; este ignorat de utilitarul Back Annotate. Fiecare linie din fișier (în afara cazului în care este precedată de punct și virgulă) este luată în considerare. Elementele fiecărei linii pot fi separate de oricâte spații sau tab-uri. În general, primul element al fiecărei linii, precizează tipul schimbului. Dacă nu se specifică, se presupune că este schimbare de referință CHANGEREF. Celelalte tipuri de swap sunt GATESWAP, PINSWAP și CHANGEPIN.

Exemplu de fișier swap:

CHANGEREF U1 U2; schimbă referința lui U1 în U2

U1C U2C

GATESWAP U1 U2; schimbă între ele pe U1 cu U2

CHANGEPIN U7 1 2; schimbă pinul 1 în 2

CHANGEPIN U5B "D1" "D0"

Trebuie reținut că dacă de exemplu, schimbăm (CHANGEPIN) pinul 1 în 2, se poate întâmpla ca să mai existe un pin 2. De aceea, trebuie introdusă încă o linie de comandă care să transforme actualul pin 2 în altceva.

Liniile de comandă complete pentru a schimba între ei pinii 1 și 2:

CHANGEPIN U8 1 2

CHANGEPIN U8 2 1

Cu excepția comenzii PINSWAP, comenzile dintr-un fișier swap sunt de tipul was/is (a fost/este –valorile vechi și cele noi, baza pentru actualizare).

Comanda PINSWAP acționează în afara stării prezente a pinului. Din acest motiv, se pot derula pași intermediari, cum ar fi:

PINSWAP U1 1 2 :swap 1

PINSWAP U1 2 13 :swap 2

Fig. 5-5

După procesarea celor două linii, pinul care a fost 1, devine 2 iar cel care a fost 2, devine 13 și 13 devine 1 (Fig. 5-5).

Pentru PINSWAP și CHANGEPIN, referința componentei trebuie specificată în fișierul swap ca veche și nouă. Interschimbările de pini sunt valabile pentru pinii de același tip și formă, ai aceleiași componente.

Lista de conexiuni (Netlist)

Listele de conexiuni se generează în scopul de a putea comunica cu alte utilitare. Se poate alege din mai mult de 30 de formate recunoscute industrial.

Înainte de a crea lista de conexiuni (Fig. 5-6), schema trebuie să fie completă, numerotată și fără încălcări de reguli electrice. În fereastra pentru setarea condițiilor de rulare a utilitarului, se specifică formatul dorit și numele fișierului corespunzător.

Rezoluția numelor de legături

În desenele unui proiect, semnalelor li se pot aloca diferite nume. Totuși, într-o listă de conexiuni trebuie să lucrăm cu unul singur pentru fiecare legătură. Dacă Create Netlist găsește mai multe nume, este ales cel cu prioritatea cea mai mare. Prioritatea este determinată de sursa numelui (ordonate de la mare la mică):

legături cu nume (semnale);

nume de porturi ierarhice;

conectori de legătură între pagini;

nume de obiecte de alimentare;

alias-uri;

nume generate de sistem;

Dacă există orice conflicte la oricare nivel de comparație (de exemplu două elemente de alimentare pe un bus), acestea se rezolvă în conformitate cu regulile:

Dintre două nume de legături cu precedență egală, se alege ordinea alfabetică;

Dacă legătura este un bus, aliasul asignat celui mai mare număr de membri ai acestuia, va avea prioritatea mai mare.

Export și import de planșe (designs )

File→ Export

Pot fi exportate fie scheme, fie biblioteci.

Pentru a realiza acest lucru, trebuie :

Să fie deschis proiectul care conține design-ul sau biblioteca de exportat (și se selectează directorul care le conține).

Din fereastra corespunzătoare comenzii Export, se alege EDIF sau DXF.

Trebuie specificat un nume și o cale pentru salvare.

Dacă se folosește EDIF, trebuie selectat un fișier de configurare (.CFG)

Pentru a importa :

Se alege din fereastra de dialog : Pspice, EDIF sau Custom

Dacă se utilizează Pspice, trebuie urmați pașii:

se localizează fișierul MSIM.ini;

se alege opțiunea Translate Hierarchy și Consolidate all Schematic files into one Design file.

Dacă se lucrează cu EDIF sau Custom :

trebuie localizat fișierul de configurație corespunzător;

pentru Custom se alege translator-ul adecvat.

Export și import de proprietăți

Se folosește pentru a modifica proprietățile componentelor și ale pinilor într-o aplicație de tip spreadsheet, bază de date sau editor de texte. Întâi se exportă proprietățile într-un fișier de proprietăți, care se editează cu utilitarul ales, după care sunt importate proprietățile astfel editate.

Exportul de proprietăți (View – Export properties)

Se pot exporta proprietăți dintr-o planșă (design) sau dintr-o bibliotecă. Din managerul de proiect se deschide directorul cu scheme sau pagina care conține proprietățile de componentă care trebuiesc exportate, iar dacă se exportă proprietățile dintr-o bibliotecă, trebuiesc selectate componentele respective. Se mai specifică numele fișierului (.EXP)

Editarea unui fișier de proprietăți

Se poate face cu ajutorul unor utilitare de tip spreadsheet, text sau baze de date, cu condiția ca acestea să nu convertească Tab-urile în spații. Există câteva restricții cu privire la editare:

nu trebuie schimbată sau ștearsă prima linie (este linia în care apare informația Design sau Library);

nu trebuie schimbate sau șterse primele două câmpuri din fiecare linie;

nu trebuie schimbată secvența sau numărul de linii;

dacă se șterge un câmp dintr-o linie HEADER, trebuie șterse și câmpurile corespunzătoare din liniile următoare.

Fig. 5-7

Ținând cont de aceste restricții se pot face următoarele modificări:

se pot adăuga câmpuri unei linii HEADER și la liniile următoare (de exemplu, se adaugă o coloană). Aceasta adaugă cu o valoare din acest câmp, o proprietate componentelor și/sau pinilor;

se poate șterge un câmp din linia HEADER și următoarele (exemplu – ștergerea unei coloane);

se șterge valoarea unui câmp. Aceasta resetează valoarea corespunzătoare tuturor componentelor și pinilor cu această proprietate.

Importul de proprietăți

Se importă fișierul exportat, cu modificările corespunzătoare.

Crearea de rapoarte

Bill of Materials (Fig. 5-7a) și Cross Reference (Fig. 5-7b).

Bill of materials

Comanda de generare a unei liste cu materialele folosite în proiect. Fișierul care rezultă (.bom) conține informații referitoare la articol, cantitate, referință și valoare (respectiv cod) (Fig. 5-8). Fișierele de acest tip includ informații și despre obiectele din schemă care nu dispun de pini (șuruburi sau alte elemente de montare) și care, evident, nu vor apărea și în lista de conexiuni.

Include file (Fig. 5-9) – este un fișier suplimentar prin intermediul căruia se adaugă informații suplimentare în lista de materiale.

' ' DESCRIPTIONPART ORDER CODE

'1K' Resistor ¼ Watt 5% 10000111003 …

Prima coloană conține șirul de asociere (Match String). Dacă aceasta există, în șirul pentru proprietăți al componentei, ultimele două coloane sunt alipite la sfârșitul liniei corespunzătoare din lista de materiale.

Cross Reference

Se va obține (Fig. 5-7 b) un raport cu toate componentele cu referințele, valoare, biblioteca din care face parte. Există opțiunea de a afișa coordonatele componentelor și/sau elementele neutilizate într-un circuit integrat (Un exemplu în Fig. 5-10).

Tema de lucru

Să se prelucreze schema elaborată.

Verificarea funcțională a schemelor electrice prin simulare PSpice A/D

Verificarea funcțională a unui proiect, constă în simularea funcționării schemei proiectate. În acest scop, este nevoie de utilizarea opțiunii Pspice A/D la crearea proiectului pentru a folosi componente din bibliotecile simulatorului (sunt adăugate descrieri ale comportamentului funcțional, temporal și de interfață).

Bibliotecile de modele

Modelele definesc comportamentul electric al unei componente. Pe o pagină cu schemă, această corespondență este definită de o proprietate a componentei și anume: Implementation. Aceasta este asignată numelui modelului.

O componentă poate fi utilizată în simulare, dacă are proprietățile: PSPICETEMPLATE și (tip de implementare) Implementation Type = Pspice MODEL.

Ținând cont de faptul că în Capture există posibilitatea de editare a unor componente care nu se regăsesc în biblioteci, în cazul în care se dorește includerea acestora în simulare, trebuie să li se editeze sau creeze modele de funcționare.

Bibliotecile de modele sunt fișiere text care conțin una sau mai multe definiții de model.

Configurarea bibliotecilor de modele

Bibliotecile trebuie configurate pentru ca PSpice A/D să știe unde să caute definițiile modelelor:

Trebuie precizată calea către bibliotecile de modele;

Fiecare bibliotecă trebuie să aibă un nume și

Fiecărei biblioteci este necesar să i se asigneze un domeniu (de disponibilitate) local sau global.

Modele locale – acestea sunt utilizate într-un singur proiect. Modelele globale – sunt disponibile tuturor planșelor create.

Modelarea logică

Bibliotecile standard conțin o mare varietate de componente digitale produse într-o gamă variată de tehnologii. Aceste componente sunt descrise din punct de vedere electric cu ajutorul unui model, în forma unei definiții de subcircuit, păstrată în biblioteca de modele. Numele de subcircuit corespunzător este definită în valoarea atributului MODEL a componentei.

Alte atribute cum ar fi: MNTYMXDLY, IO_LEVEL și setul PSPICEDEFAULTNET aparțin subcircuitului, oferind astfel posibilități de influențare a comportamentului modelului dispozitivului digital.

Comportamentul funcțional

Modelul de comportament funcțional (Fig. 6-1) al unei componente digitale este descris prin intermediul uneia sau mai multor primitive logice interconectate.

Formatul primitivelor digitale este similar cu cel al primitivelor analogice. Diferența constă în aceea că cele mai multe primitive logice necesită două modele și nu unul:

Modelul de temporizare care specifică întârzierile de propagare și restricțiile de timp (de exemplu – timp de setare, timp de menținere).

Modelul de I/O care specifică informația tipică pentru caracteristicile de intrare/ieșire ale componentei.

Fig. 6-1

Motivul pentru care a fost nevoie de introducerea celor două tipuri de modele este acela că dacă informația de temporizare este specifică fiecărui tip de componentă, cea de intrare/ieșire este caracteristică unei întregi familii logice.

Modelul de temporizare

Tipurile de parametri:

Întârzieri de propagare (Propagation delays – TP)

Timpi de setare (Setup times – TSU)

Timpi de menținere (Hold times – TH)

Durata impulsului (Pulse widths – TW)

Timpi de comutare (Switching times – TSW)

Fiecare parametru este în continuare divizat în trei valori: minimă (MN), tipică (TY) și maximă (MX). De exemplu, valoarea tipică a întârzierii de propagare de la nivel coborât la unul ridicat (low to high) pe o poartă, este specificată cu parametrul TPLHTY. Când se creează propriul model, este util ca acesta să fie salvat într-o bibliotecă utilizator care poate fi configurată pentru a fi folosită pentru un anumit proiect. Anumiți parametri pot lipsi din model deoarece cataloagele nu oferă întotdeauna specificațiile pentru toate cele trei tipuri de valori: minime, tipice și maxime. Modul în care simulatorul tratează parametrii lipsă depinde de tipul acestora.

Modelul de Intrare/Ieșire

Modelele de I/O sunt comune unei întregi familii logice. De exemplu, în bibliotecile de modele există doar patru modele de I/O pentru întreaga familie 74LS și anume: IO_LS, pentru intrări sau ieșiri standard; IO_LS_OC, pentru intrări standard și ieșiri cu colector în gol (open-collector), IO_LS_ST, pentru intrări trigger Schmitt și ieșiri standard și IO_LS_OC_ST, pentru intrări trigger Schmitt și ieșiri cu colector în gol. Modelele de temporizare sunt însă unice pentru fiecare dispozitiv.

Modelele de I/O sunt specificate:

.MODEL <I/O nume model > UIO [parametri model]*

Valorile admise ale acestor parametri rezultă din :

Pentru cele mai multe familii de circuite logice, modelele de interfață sunt definite și se găsesc în Dig_IO.lib .

Editorul de modele (Model Editor)

Editorul de modele poate fi folosit pentru a determina parametrii model pentru dispozitive standard de diferite tipuri și pentru crearea unor modele subcuircuit pentru dispozitive mai complexe (Fig. 5-3).

In fereastra Edit Model View, spațiul de lucru al editorului este împărțit în (Fig. 6-1):

lista de modele (Models List),

fereastră Model Text – unde este afișat conținutul fișierelor model.

Pentru componentele analogice există o fereastră în plus care conține parametri de simulare (Simulation Parameters).

Există posibilitatea editării unui model existent sau de creere a unuia nou, salvarea facându-se în biblioteca utilizator.

Crearea de stimuli

Stimulus Editor este utilizat pentru generarea în mod grafic a semnalelor (stimulilor) digitale sau analogice, necesare în simulare.

Stimulus Editor

Utilizarea DIGSTIMn

Din meniul Place al Capture, se alege Part;

Se plasează și se conectează stimulul DIGSTIMn, din biblioteca SOURCSTM.OLB (Fig. 6-1);

Se selectează obiectul stimul;

Din meniul Edit, se alege PSpice Stimulus. Acesta pornește editorul de stimuli;

Se definesc tranzițiile stimulului, se salvează fișierul (extensia este .STL)(Fig. 6-2).

Editorul de stimuli poate fi pornit și independent, din accesoriile PSpice A/D.

Definirea tranzițiilor semnalului

În această activitate se pot adăuga, muta, edita sau șterge tranzițiile oricăror semnale, mai puțin celor definite ca semnale de ceas.

Pentru a adăuga o tranziție, se folosește comanda Add a meniului Edit. Se selectează apoi semnalul pe care dorim să-l edităm și se poziționează la momentul de timp dorit.

Pentru mutarea unei tranziții aceasta trebuie selectată și se repoziționează cu ajutorul mouse-ului. Dacă se dorește mutarea mai multor tranziții se folosește SHIFT +click pentru selecție și SHIFT+drag pentru mutarea la noua locație.

Definirea tranzițiilor de bus

În primul rând se creează stimulul de tip bus;

Se introduc tranzițiile;

Opțional, se definesc valori inițiale pentru bus.

Pentru a genera un stimul de bus, în editorul de stimuli, se alege New din meniul comenzii Stimulus. În fereastra de dialog care se deschide, se optează pentru stimul digital, respectiv bus – trebuie precizată lățimea acestuia, și o valoare inițială (implicit este zero).

Tranzițiile se introduc prin editare respectiv, selectăm Add din meniul Edit și în fereastra destinată valorii digitale, se introduce una dintre valorile de mai jos (Tabel 7-1).

Tabel 7-1

Exemplu:

12

+12;H

-12;0

Dacă nu se precizează nimic pentru radix, se ia o valoare implicită. După completarea valorii, se face click pe forma de undă pe care se dorește adăugarea. În situația în care se dorește modificarea proprietăților unui semnal, se face click pe numele semnalului respectiv și din meniul Edit se selectează Properties. Se fac modificările dorite. Dacă avem o secvență de impulsuri care dorim să se repete se poate introduce o buclă cu ajutorul unui editor de texte conform sintaxei (Tabel 7-1).

Crearea stimulilor in mod text

Utilizarea dispozitivului STIMn

Aceste componente au câte un singur pin pentru conexiune. STIM1 este utilizat pentru a comanda o singură legătură. STIM4, STIM8 și STIM16 comandă busuri care au câte 4, 8 și 16 biți.

Dispozitivul STIMn se găsește în biblioteca SOURCE.olb.

Descrierea semnalului (semnalelor) se face prin introducerea valorilor din tabelul anterior cu Edit Properties (Fig. 6-3).

Utilizarea componentelor FILESTIMn

În plus față de DIGSTIMn, specificațiile stimulului se fac într-un fișier extern. FILENUME este numele fișierului care conține specificațiile stimulilor, iar SIGNAME este numele semnalului de ieșire. Dispozitivele FILESTIMn au un singur pin pentru conexiunea la circuit. FILESTIM1 este utilizat pentru a comanda un singur fir. FILESTIM2, FILESTIM4, FILESTIM8, FILESTIM16 și FILESTIM32 (biblioteca este SOURCE.olb) comandă magistrale de 2, 4, 8, 16 și 32 biți (Fig. 7-4).

Extensia fișierului stimul este .STM. Antetul conține numele semnalelor descrise în fișier. Celelalte linii vor conține rezultatele tranzițiilor. Intre numele semnalelor și descrierea evoluției lor temporale se lasă obligatoriu un rând liber.

Fig. 7-4

Primitive digitale:

Tema de lucru:

Studiați modelele componentelor utilizate în schema din Fig. 6-5

Generați cu metodele învățate, stimuli pentru schema ierarhică desenată.

Verificarea funcțională

Crearea profilului de simulare

Din meniul comenzii PSpice din Capture, se alege New Simulation Profile și i se dă un nume. Dintre opțiunile tipurilor de analiză, se selectează Time Domain (Transient), iar în caseta Run to Time, se introduce durata analizei tranzitorii. Pasul de timp (Maximum step size) care se cere în cazul acestei analize influențează precizia de calcul. Astfel un pas mic permite o precizie ridicată dar timpul de analiză crește.

Ajustarea parametrilor de simulare (Fig. 6-6)

Din fereastra de setare a simulării, se alege Options, pentru a stabili comportamentul componentelor logice, pe parcursul simulării.

În fereastra Options, se alege simulare la nivel de poartă – Gate-level Simulation – selectând temporizarea, valorile de inițializare pentru bistabile și nivelul implicit de I/O pentru interfețele A/D.

Selectarea întârzierilor de propagare

Toate dispozitivele digitale – inclusiv primitivele și modelele din biblioteci – derulează simulări, folosind caracteristici de temporizare dintre următoarele posibilități: minime, tipice, maxime, sau pentru cazul cel mai defavorabil. Întârzierea se poate seta pentru întreg circuitul sau, pentru dispozitive individuale.

Întârzieri de propagare pentru întreg circuitul – sunt setate implicit în fereastra Options. Dacă se dorește stabilirea întârzierilor de propagare pe dispozitiv, individual, se deschide fereastra de editare a proprietăților componentei respective și în poziția corespunzătoare MNTYMXDLY, se completează cu valori de la 1 la 4, unde (Fig. 6-7):

1 – reprezintă întârziere minimă;

2 – tipică

3 – maximă;

4 – cazul cel mai defavorabil (combinații de întârzieri minime și maxime).

Implicit, valoarea respectivă este setată pe 0, ceea ce înseamnă utilizarea valorii setate în fereastra Options, pentru întreg circuitul.

Inițializarea bistabilelor

X – stare indiferentă (necunoscută). Este o stare în care rămân până la setarea sau resetarea explicită, sau până la intrarea într-o stare cunoscută, pe clock.

0 – toate dispozitivele de acest tip, vor fi aduse la zero

1 – toate dispozitivele de acest tip sunt presetate

Pornirea simulării se face cu comanda Run din meniul PSpice (din Capture) sau butonul de pe bara de utilități.

În cazul în care fișierul stimul este creat cu Editorul de stimuli (Stimulus Editor), va fi adăugat automat în profilul de simulare (Configuration Files).

Analiza rezultatelor

Afișarea formelor de undă se face cu un osciloscop soft. Diagrama de timp produsă de simulare, poate fi observată și modificată interactiv. În cazul simulărilor mixte analogice/digitale, se poate face afișarea simultană a celor două tipuri de variații în timp.

Fișiere de ieșire:

fișierul cu rezultatul simulării și

fișierul cu datele diagramelor de timp.

Pentru a alege semnalele care urmează a fi afișate pe ecranul osciloscopului soft din meniul comenzii Trace, se alege Add Trace, pentru a mai adăuga semnale la afișare.

Se pot construi expresii, selectând operatorii, funcțiile și/sau macrourile din lista Functions and Macros și Simulation Output Variables. În caseta Trace Expression, se pot tasta direct expresiile de urmărit IN1, OUT2, etc.

Adăugarea de semnale logice la o diagramă( Fig. 6-8)

La definirea expresiilor logice de urmărire (trace), se pot include combinații de semnale digitale, busuri, semnale constante, constante de bus operatori logici, macro, etc.

În acest scop, se aplică următoarele reguli:

O expresie sau o operație logică dintre doi operanzi bus, va avea ca rezultat o valoare bus suficient de largă încât să poată conține rezultatul.

O operație aritmetică sau logică dintre un operator semnal și unul bus, rezultă într-o valoare de bus.

Sintaxa pentru exprimarea unei variabile sau expresii de ieșire, este:

digital_output_variable[;display_nume]

sau:

digital_expression[;display_nume]

Adăugarea busurilor la afișarea diagramelor de timp

Pot fi evaluate și afișate până la 32 de semnale ca bus, chiar dacă n-au făcut parte inițial din bus. Când se adaugă un bus, lista de semnale trebuie inchisă între paranteze acoladă. {IN2, IN1,..}

Sintaxa completă este:

{signal_list}[;[display_nume][;radix]]

sau

{bus_prefix[msb:lsb]}[;display_nume][;radix]]

unde:

Valorile acceptate pentru radix sunt:

Binar – B

Zecimal – D

Hexazecimal – H sau X

Octal – O

Urmărirea încălcărilor de temporizare și a hazardului

Când apar probleme în schemă cum ar fi: violări de setare/menținere, lățimea impulsurilor sau hazardul de temporizare pentru situația cea mai defavorabilă, PSpice A/D, va salva mesaje în fișierele rezultat sau în cele de date (.out, .csd) Se pot selecta mesaje sau formele de undă asociate și mesajul detaliat, apare imediat. PSpice poate detecta deasemenea hazardurile persistente, care pot avea efect potențial asupra ieșirii primare a circuitului sau, asupra stării interne a schemei (Fig. 8-4)

Temporizarea pentru cazul cel mai defavorabil

Producătorii de componente electronice specifică în general caracteristicile acestora și toleranțele admise. Acestea sunt exprimate în domenii de operare sau, ca abateri în jurul valorii unui punct tipic de operare.

Fig. 8-4

Proiectanții trebuie să asigure funcționalitatea produsului lor așa că trebuie să țină cont de faptul că una sau mai multe variante ale aceluiași tip de componentă utilizate în schemă, pot să aibă întârzieri de propagare oriunde în domeniul specificat. În general, această problemă se rezolva cu simulări pentru întârzieri minime, tipice și maxime, verificând funcționalitatea pentru situațiile extreme. Simulările rulate în aceste condiții, nu reușesc totuși să descopere toate problemele de proiectare care apar doar în cazul combinațiilor de componente lente și rapide. PSpice A/D dispune și de opțiunea de simulare pentru cazul cel mai defavorabil. În această situație, simularea se derulează după anumite tipare, ceea ce permite localizarea problemelor de temporizare în prezența restricțiilor impuse de un anumit stimul.

Pentru a face analiza în cazul cel mai defavorabil, din fereastra Simulation Settings, se alege Options și se selectează Gate-level Simulation. Pentru Timing Mode, se specifică Worst-case (min/max), iar bistabilii se inițializează cu X. Default I/O level for A/D interfaces →1.

Metodologia de simulare în timp, trebuie să includă pașii:

specificarea clară a caracteristicilor întârzierilor pe dispozitiv.

specificarea funcțională a comportamentului circuitului, inclusiv stările sau condițiile de "indiferent" (X)

un set de stimuli desemnat să verifice funcționarea schemei în ansamblu.

O strategie de verificare uzuală este, identificarea pas-cu-pas a secțiunilor din schemă care trebuie încercate cu un anumit sub-set de stimuli, urmată de verificarea răspunsului acesteia în condițiile date.

Această fază trebuie derulată în condiții normale de simulare (nu worst-case), cu întârzierile tipice ale elementelor. Metrica de bază în această situație, este dată de răspunsul de stare al schemei. De remarcat că, acest răspuns constă, în cele mai multe cazuri, din stări definite (nu conține X).

A doua fază, este simularea pentru cazul cel mai defavorabil, cu aplicarea stimulilor funcționali corecți și compararea răspunsurilor (normal – caz defavorabil). Se cercetează diferențele în puncte de observare primare (ieșirile circuitului, variabile de stare interne), în special în cele cu stare X, pentru a determina cauzele apariției lor.

Pornind din aceste puncte, se folosește analizorul de forme de undă și schema circuitului, pentru a determina punctul în care a apărut problema. e pornește de la ieșire spre intrare, urmărind legăturile.

În cazul hazardului cu ambiguitate cumulativă, cea mai probabilă soluție este de a scurta calea implicată. Se poate realiza în două moduri:

prin adăugarea unui punct de sincronizare, un bistabil de exemplu sau, trecerea semnalului cu dubii printr-o poartă cu un semnal de clock (înainte să ajungă să aibă durate care nu mai pot fi controlate).

înlocuirea componentelor mai rapide de pe calea respectivă, astfel încât să se încetinească procesul de producere a ambiguității.

Utilizarea datelor de simulare din fișiere multiple

Se pot încărca date de simulare din mai multe fișiere într-o singură fereastră Probe, prin adăugarea (append) acestora. În PSpice A/D, din meniul File, Append Waveform (.DAT). (Fig. 8-6)

Fig. 8-6

Tema de lucru

Pentru schema pentru care ați creat stimulii, stabiliți condi țiile de rulare a simulării și simularea. Analizați rezultatelor.

Crearea și editarea schemelor de cablaj imprimat

Pregătirea unui proiect pentru a putea fi utilizat în PCB Editor

Etapele de parcurs pentru proiectarea plăcii:

Crearea proiectului cu opțiunea PCB Wizard;

Realizarea schemei electrice în Capture;

Adăugarea descrierii fizice a componentelor (Footprints);

Generarea unui fișier netlist pentru PCB Editor urmată de pornirea automată a acestuia;

Definirea conturului plăcii, a numărului de straturi și plasarea componentelor în interiorul acestuia;

Rutarea plăcii;

Post procesarea și comunicarea inter-instrumente (utilitare);

Generarea fișierelor de manufacturare.

Adăugarea informației dimensionale se poate face manual, în câmpul corespunzător din tabelul cu proprietăți ale componentelor sau, automat, utilizând instrumental de procesare Update Properties, studiat deja.

Bibliotecile PCB Editor

Codurile descrierilor dimensionale (Footprints) se găsesc în directorul …\share\pcb\pcb_lib. Subdirectorul symbols conține opt tipuri de fișiere (Tabel 9-1).

Tabel 9-1 Fișiere bibliotecă ale PCB Editor – extensii și funcții [5]

Simbol împachetare (package) (nume.dra și nume.psm) descrierile fizice (Footprint) asignate în Capture. Fișierul cu extensia psm, se generează la salvare, după ce s-a încheiat desenarea footprint-ului.

Simbolurile mecanice (nume.dra și nume.bsm) sunt obiecte, ca de exemplu pini neconctați, găuri de montare, sau contururi de placă predefinite.

Simboluri flash (nume.dra și nume.fsm) utilizate pentru definirea zonelor de relaxare termică folosite pentru a conecta padstackuri și planuri de masa când acestea sunt definite ca straturi cu plan negativ.

Formatele de desenare (nume.dra and nume.osm) sunt machete predefinite adaptate la formatele standard ale hârtiei. [5]

Pentru a putea realiza pregătirea implementării fizice a proiectului, este necesară parcurgerea pașilor:

În primul rând, din directorul …share/pcb/pcb_lib/symbols, se atașează caracteristicile fizice componentelor din schemă.

În cazul schemelor mai complexe poate fi utilă asocierea unor grupuri de componente unor zone de pe placă, pentru o mai ușoară amplasare când se lucrează în PCB Editor. Acest lucru se poate realiza cu Edit Properties –Room (Fig. 7-1). Se rulează apoi Annotate.

Se face verificarea din punct de vedere electric cu Design Rules Check.

Crearea în Capture a listei de conexiuni pentru PCB Editor. După editarea și procesarea schemei, se poate trece la crearea listei de conexiuni (Fig. 7-2). Pentru aceasta, trebuie parcurși următorii pași:

Din meniul Tools, se alege Create Netlist și din fereastra corespunzătoare, opțiunea PCB Editor.

Este important ca în câmpul Combined property string să fie menționat PCB Footprint.

Se specifică un nume pentru fișierul .BRD (extensia fișierului board).

Fișierul netlist conține:

numele footprint (caracteristici fizice);

încapsularea electrică;

nume de legături;

pinul componentă pentru fiecare legătură;

legătură, pin și proprietăți de component.

Footprints

Simbolul este format din pini (padstacks), grafica pentru contururi și text. Pentru a-l vizualiza, în PCB Editor se deschide din directorul symbols, fișierul .dra corespunzător componentei dorite. Semnificația inscripțiilor se regăsește în (Fig. 7-3).

Tema de lucru

Se continuă lucrul cu schema creată, continuând cu adăugarea de Footprint-uri, verificarea respectării regulilor de proiectare electrică și obținerea listei de conexiuni în formatul corespunzător PCB Editor.

Mediul de proiectare PCB Editor

Fereastra de proiectare – furnizează afișarea grafică a plăcii de cablaj și este fereastra primară care se utilizează la proiectarea unei plăci. De asemenea, oferă instrumentele care facilitează procesul de proiectare.

PCB Editor

Pregătirea plăcii pentru rutare

Fereastra de proiectare dispune de o serie de bare de instrumente și meniuri prin interemediul cărora pot fi controlate componentele, traseele și straturile de cablare. Dimensiunea imaginii este gestionată cu comenzile de scalare: Zoom to Points, Fit, In, Out, Previous, Selection și Redraw (Fig. 8-1).

Primul lucru după deschiderea ferestrei de lucru PCB Editor, este cel de a defini conturul și dimensiunile plăcii. Pentru aceasta, se folosește secvența din Fig. 8-2.

In fereastra care se deschide se stabilește forma conturului și se alege acțiunea respectiv, creare, editare, mutre sau ștergere contur (Fig. 8-3). Se acționeaza OK doar dupa încheierea desenării conturului. Board Edge Clearance fixează distanța față de marginea plăcii, care va delimita zona pentru trasee.

Pentru a afișa diferitele arii de delimitare, se selectează din lista Options (Fig. 8-4) clasele corespunzătoare.

Conținutul panoului Options depinde de comanda care se execută sau, de instrumentul selectat la momentul respectiv.(Fig. 10-4)

După stabilirea conturului plăcii, urmează etapa de plasare a componentelor. Acestea pot fi plasate pe placă manual, rapid (quick place) și/sau prin comunicarea inter-instrumente. Pentru schemele de anvergură mai redusă se va folosi plasarea manuală. Se va selecta (Fig. 8-5) fie Place Manually din meniul principal, fie butonul corespunzator din stânga ferestrei de lucru.

Se selectează referințele componentelor care urmează să fie încărcate pe placă și trăgând cursorul spre suprafața de lucru, acestea se vor regăsi în interiorul conturului plăcii (Fig. 10-6).

Această așezare a componentelor este una preliminară. Dacă se dorește mutarea vreuneia, se foloseste comanda Move () iar dacă este nevoie de rotire, se alege Move () click dreapta pe componenta respectivă și Rotate.

După plasarea componentelor, este nevoie să se stabilească numărul de straturi pentru placă, pentru ca, la rutare, să se stabilească traseele care vor fi mutate pe straturile interioare. Din meniul Setup se alege Cross-section (Fig. 8-7a), deschizându-se fereastra în care se adaugă straturi, li se dau nume și proprietăți (Fig. 8-7b) de material, electrice și dimensionale. În general, la plăcile multi-strat se vor defini planuri de alimentare și masă și traseele de rutare.

Pentru adăugare sau ștergerea unui strat intern, se face click dreapta pe unul dintre straturile existente și se adaugă deasupra sau dedesubtul celui existent, după necesitate. După adăugarea straturilor este nevoie să se stabilească materialul din care sunt alcătuite, având grijă să alternăm straturi de dielectric între cele conductoare (Fig. 8-7b).

Etapa următoare este cea de plasare a găurilor de montaj. Pentru aceasta, se selectează Place Manual, Advanced Settings, Library, pentru a alege forma și dimensiunile acestora (Fig. 8-8).

După alegerea opțiunii de bibliotecă (Library)(Fig. 8-8b), trebuie aleasă opțiunea Mechanical symbols (Fig. 8-8c) iar din lista afișată, se alege codul corespunzător obiectului căutat.

Definirea planurilor de umplere cu cupru

Există două metode: Setup Plane Outline (Fig. 8-9) și Add Shape.

Pentru prima opțiune, se alege din meniul Options Etch, după care în caseta de dialog a comenzii Plane Outline, se alege conexiunea și forma zonei de umplere (Fig. 8-10) și se plasează mouse-ul pe placă pentru a a finaliza acțiunea.

Dacă forma zonei de umplere trebuie schimbată, acest lucru se poate realiza cu Shape Change Shape (Fig. 8-11 a). În cazul în care se afișează mesajul din (Fig. 8-11 b), se face click pe Yes. Obiectul este convertit în Dynamic Copper.

definirea lățimii traseelor și a regulilor de spațiere

Setarea regulilor de spațiere și a lățimii traseelor se face cu ajutorul comenzilor Constraint Manager (manager de restricții) – butonul Cmgr ( ).

Fig. 10-12

În fereastra managerului de restricții se alege opțiunea Physical, Net All Layers (Fig. 10-12) iar de acolo se poate stabili lățimea traseului (Line Width) și/sau se pot asigna trecerile dintre diferitele straturi (vias). Pentru a schimba trecerile, se face click stânga în celula corespunzătoare și se operează modificările în fereastra de editare (Fig. 8-13a) care se deschide (Fig. 8-13 b).

Regulile de spațiere se stabilesc tot în fereastra managerului de restricții cu alegerea opțiunii Spacing (Fig. 10-14).

Fig. 10-14

Tema de lucru:

Să se pregătească schema desenată pentru rutare.

Rutarea plăcii

Rutarea automată

Pentru rutarea automată, se selectează Route din meniul principal și Route Automatic. Se deschide fereastra din Fig. 9-1, unde se setează condițiile de rutare.În baza unor algoritmi de optimizare, se înlocuiesc ratsnest cu trasee care respect restricțiile de geometrie și spațiere.

Rutarea manuală

În cazul unor scheme complexe, este bine de făcut o rutare manuală a traseelor critice iar după incheierea rutării, să se facă modificări sau mutări de trasee, folosind tot instrumentele de rutare manuală.

Pentru rutare manuală, trebuie șterse traseele plasate prin rutarea automată, asupra cărora urmează să se opereze modificări, fie acționând Delete ( ), fie comanda Ripup (Fig. 9-3).

După îndepărtarea traseelor, se acționează butonul Route- Connect (Fig. 9-2) pentru a stabili punctul de început și sfârșit al traseului. Acțiunea se încheie cu Done.

Pentru adăugarea unei treceri (via), se selectează o legătură (net), cu Add connect, se plasează un vertex (Fig. 9-4) și apoi click dreapta pentru Add via, rutarea continuându-se pe stratul către care s-a făcut trecerea.

Dacă este nevoie de mutarea de trasee, se utilizează butonul Slide (), sau comanda corespunzătoare din meniul Route (Fig. 9-5).

Design Rules Check

După ce s-a încheiat rutarea, este foarte utilă o verificare a respectării regulilor de proiectare electrică (DRC). În acest sens, se selectează Tools din meniul principal și Update DRC (Fig. 9-7).

După rularea programului, se poate obține un raport cu erorile semnalate acționând Tools, Quick Reports Design Rules Check report (Fig. 9-6).

Pregătirea pentru manufacturare

Fișierele care conțin informații despre placă vor fi folosite pentru manufacturarea diferitelor părți ale acesteia. Formularul Artwork Control(Fig. 12-1) este utilizat pentru a se specifica straturile pentru care trebuiesc create fișierele Gerberși formatele pentru acestea.

Fig. 12-1

Fișierele pentru găurire (drill files) se generează selectând Manufacture – NC- NC drill din meniu. Fișierele respective se obțin din setările NC Parameters (Fig. 10-2).

Numărul și tipul de fișiere generate este dat de complexitatea plăcii și de cerințele producătorului.

Se pot adăuga elemente la formularul pentru crearea documentației pentru placă. Se face click dreapta pe unul dintre directoarele existente și se alege acțiunea de executat (Fig. 10-2).

Pentru generarea fișierelor Gerber, se selectează directoarele dorite și se acționează butonul Create Artwork.

După ce se încheie rutarea și documentarea, este necesară comunicarea modificărilor de referințe ale componentelor către Capture (fișierul swap).

Pentru a pregăti generarea fișierului swap, se alege Setup –User Prefernces. Din lista de opțiuni se selectează Logic iar pentru schematic_editor, capture (Fig. 10-4).

În continuare, în meniul comenzii File, se selectează Export și Logic. În fereastra de dialog se alege Design Entry CIS și Export Cadence (Fig. 10-5)

Se deschide proiectul în Capture și în fereastra Managerului de proiect se selectează instrumental Back Annotate din fereastra Tools. Rezultatul va fi afișat (Fig. 10-6)

În Fig. 10-7 se găsesc parte din rapoartele de documentare care pot fi obținute

Tema de lucru

Pentru schema desenată, să se proiecteze schema de cablaj și să se genereze fișierele pentru documentarea pentru manufacturarea plăcii.

Bibliografie

A.Cmpeanu – ORCAD, Ed.TEORA, 1994

D. Maștei – Proiectare asistatǎ de calculator, Ed. Departamentului I.D., 2003

D. Maștei – Proiectarea asistată de calculator, Ed. Universitǎții 1999

D.Pitic i alii – ORCAD IV Proiectarea plachetelor electronice, Microinformatica 1997

Manuale de utilizare OrCAD 9.2, Cadence OrCAD 16.2, 16.5

Mitzner, Kraig

Digital Ping-Pong circuit, http://users.otenet.gr/~athsam/digital_ping_pong_1.htm

Cuprins

Lucrarea nr.1. 2

1.1 Capture 2

1.1.1 Introducere 2

1.1.2 Crearea de proiecte 3

1.1.3 Configurarea proiectului 4

1.2 Desenarea schemei – comanda Place 7

1.2.1 Plasarea obiectelor și a conexiunior între ele 8

Lucrarea nr.2. 11

2.1 Crearea și editarea de componente 11

2.1.1 Crearea de componente 11

2.1.2 Editarea unei componente existente 15

Lucrarea nr.3. 20

3.1 Macrocomenzi 20

3.1.1 Înregistrarea 20

3.1.2 Configurarea 21

Lucrarea nr.4. 23

4.1 Structuri de scheme complexe 23

4.1.1 Structura orizontală (flat) 23

4.1.2 Structura ierarhică 23

Lucrarea nr.5. 31

5.1 Instrumentele de procesare 31

5.1.1 Atribuirea de referințe 31

5.1.2 Actualizarea proprietăților 33

5.1.3 Verificarea respectării regulilor de proiectare electrică 35

5.1.4 Back Annotate 36

5.1.5 Lista de conexiuni (Netlist) 38

5.1.6 Export și import de planșe (designs ) 40

5.1.7 Export și import de proprietăți 41

5.1.8 Crearea de rapoarte 43

Lucrarea nr.6. 45

6.1 Verificarea funcțională a schemelor electrice prin simulare PSpice A/D 45

6.1.1 Bibliotecile de modele 45

6.1.2 Configurarea bibliotecilor de modele 46

6.2 Modelarea logică 46

6.2.1 Comportamentul funcțional 46

6.2.2 Modelul de temporizare 48

Lucrarea nr.7. 51

7.1 Crearea de stimuli 51

7.2 Definirea tranzițiilor de bus 54

Lucrarea nr.8. 61

8.1 Verificarea funcțională 61

8.1.1 Crearea profilului de simulare 61

Lucrarea nr.9. 71

9.1 Crearea și editarea schemelor de cablaj imprimat 71

9.1.1 Pregătirea unui proiect pentru a putea fi utilizat în PCB Editor 71

9.1.2 Bibliotecile PCB Editor 72

Lucrarea nr.10. 78

10.1 Mediul de proiectare PCB Editor 78

Lucrarea nr.11. 88

11.1 Rutarea plăcii 88

11.1.1 Rutarea automată 88

11.1.2 Rutarea manuală 89

Lucrarea nr.12. 94

12.1 Pregătirea pentru manufacturare 94

Bibliografie 101

Fig. 2-1 11

Fig. 2-2 12

Fig. 2-3 14

Fig. 2-4 16

Fig. 2-5 19

Fig. 3-1 20

Fig. 3-2 21

Fig. 4-1 [] 23

Fig. 4-2 24

Fig. 4-3 26

Fig. 4-4 27

Fig. 4-5 27

Fig. 4-6 28

Fig. 4-7 29

Fig. 5-1 32

Fig. 5-2 33

Fig. 5-3 34

Fig. 5-4 36

Fig. 5-5 38

Fig. 5-6 39

Fig. 5-7 42

Fig. 5-8 43

Fig. 6-1 47

Fig. 6-2 Exemplu de model de temporizare 48

Fig. 6-3 49

Fig. 7-1 52

Fig. 7-2 53

Fig. 7-3 56

Fig. 7-4 57

Fig. 7-5 60

Fig. 8-1 62

Fig. 8-2 63

Fig. 8-3 65

Fig. 8-4 66

Fig. 8-5 69

Fig. 8-6 70

Fig. 9-1 74

Fig. 9-2 76

Fig. 9-3 preluată din [6] 77

Fig. 10-1 78

Fig. 10-2 79

Fig. 10-3 79

Fig. 10-4 80

Fig. 10-5 80

Fig. 10-6 81

Fig. 10-7 81

Fig. 10-8 82

Fig. 10-9 83

Fig. 10-10 85

Fig. 10-11 85

Fig. 10-12 86

Fig. 10-13 87

Fig. 10-14 87

Fig. 11-1 89

Fig. 11-2 89

Fig. 11-3 90

Fig. 11-4 91

Fig. 11-5 91

Fig. 11-6 92

Fig. 11-7 93

Fig. 12-1 95

Fig. 12-2 96

Fig. 12-3 96

Fig. 12-4 97

Fig. 12-5 98

Fig. 12-6 99

Fig. 12-7 99