Realizare cablaje imprimate in ORCAD

             Pentru proiectarea oricarui cablaj imprimat in programul Orcad sunt necesari realizarea urmatorilor pasi principali:
-realizarea schematica a montajului
-atribuirea codurilor de capsula pentru componentele utilizate
-verificarea schemei pentru existenta erorilor
-generarea fisierului netlist
-crearea fisierului cu extensia .max
-setarea dimensiunilor cablajului a traseelor si numarului de straturi utilizate
-rutarea
-verificarea cablajului in scopul identificarii eventualelor erori si corectarea acestora

Realizarea schematica

             Pentru realizarea schematica se deschide programul Capture Cis din meniul Start->Programs->Orcad-> Capture Cis
Din meniul Files se alege New Project iar in fereastra aparuta se va mentiona urmatoarele:
In casuta Name se va specifica numele proiectului
In casuta Location va fi specificat locul unde acesta va fi stocat pe hard disk.
Se va bifa PC Board Wizard (este posibila si bifarea optiunii Schematics) dupa care va fi apasat butonul OK.

Dupa apasarea butonului Ok programul va generea un Project manager cu extensia .opj si care are urmatoarea structura ca si in figura de mai jos.

Fisierul cu extensia DSN (design schematic name) cuprinde una sau mai multe scheme electrice si lista cu componentele utilizate Design Cache.
Directorul Library care contine lista cu librariile utilizate.
In directorul Outputs sunt stocate fisierele de iesire:
DRC (Design Rules Check) care contine erorile de proiectare
MNL(Netlist) contine informatia referitoare la legaturile intre componente .
XRF (Cros Reference parts) contine informatii despre toate componentele schemei (valoarea ,nume,libraria din care a fost importanta ,coordonatele x si y)
BOM (Bill of Materials ) – lista de materiale.
Din fereastra Session Log indica evenimentele sau erorile care au aparut.
Vizualizarea proiectului poate fi facuta in doua modalitati :
- Sub forma de lista
- Sum forma ierarhizata
Fisierele din Project Manager care au extensia .SCH sunt fisierele care contin schema electrica si apasand dublu click pe un astfel de fisier vom intra in fereastra de proiectarea a schemei electrice ; daca fisierul respectiv nu exista sau daca se doreste crearea altui fisiere cu extensia .SCH se va da click dreapta pe fisierul cu extensia DSN(din project manager) dupa care se va alege New Schematic.
Dupa ce au fost realizate cele de mai sus este necesara plasarea componentelor care este facuta prin alegerea din meniul Place submeniul part sau facand click in bara de meniu din partea dreapta pe al doilea buton (place part)

La aparitia ferestrei place Part se va selecta din fereastra Part componenta dorita iar din fereastra Librarys librariile in care se afle componenta respectiva ,iar daca ncomponenta nu se afla in librariile incarcate se poate incarca o librarie cu componenta respectiva prin Add Library .

Daca componenta de care avem nevoie nu este gasita in librarariile disponibile ea poate fi creata .
Fiecare componenta utilizata are un set de proprietati specifice care pot fi vizualizate facand click dreapta pe componenta ->Edit Properties sau dublu click pe simbolul componentei respective.

Pentru structurarea Schemei electrice pe blocuri ierarhice este necesar ca din meniul Place sa se aleaga submeniul Hierarhical Block care va duce la aparitia ferestrei din figura de mai jos din care se vor seta proprietatile blocului.
Pentru plasarea pinilor blocului ierarhic se va accesa din meniul Place submeniul Hierarhical Pin care are ca si proprietati Numele ,tipul(input,output,etc) si Width (scalar,bus)

Pentru conectarea pinilor blocurilor ierarhice cu schema electrica din blocul ierarhic este necesar plasarea de porturi ierarhice accesand din meniul Place submeniul Hierarhical port de unde se pot seta proprietatile porturilor respective.

Rutarea componentelor se face folosind butonul Place wire din bara de meniu din partea dreapta sau din meniul Place se va alege submeniul Wire.
Daca se doreste ca firele dintr-o parte a schemei sa nu se intersecteze cu alte fire se poate utiliza optiunea Net Alias prin intermediul caruia se este posibila atribuirea unei etichete comune firelor pentru care se doreste conectarea impreuna .

Crearea de componente noi poate fi facuta din fereastra Project manager facandu-se click dreapta pe libraria in care se doreste sa fie situata componenta si se va alege New Part daca se doreste crearea ubei noi componente sau New symbol daca se doreste crearea unui simbol nou.
Daca se doreste realizarea unei componente noi din una deja existenta se va da click dreapta pe respectiva componenta si Edit Part.
Daca se doreste crearea unei librarii noi se va selecta din meniul Design -> New Library
Dupa alegerea New Part va aparea fereastra de mai jos unde se vor specifica proprietatile componentei respective.
Unde : Name – numele componentei
Part Reference Prefix – prefixul referintei componentei
PCB Footprint – codul de capsula a componentei
Create Convert View – optiunea de crearea componenta echivalenta
Parts per Pkg – numarul de componente intr-o capsula
Pakage Type – Homogeneous – toate componentele au aceeasi reprezentare grafica
- Heterogeneous – reprezentarea grafica difera de la o componenta la alta
Part Numbering (Alphabetic ,Numeric) – identificarea simbolurilor prin litere sau numere(daca exista o componenta care are mai multe parti in aceeasi capsula cand se utilizeaza Alphabetic numerotarea va fi de ex U1A,U1B ,etc.
Bifarea Pin Number Visible permite ca numerotarea pinilor sa fie vizibila

Desenarea componentei se face utilizand meniul Place sau bara de meniu din partea dreapta .

Dupa ce schema electrica a fost realizata se atribuie codurile de capsula pentru fiecare componenta care se face dand dublu click pe componenta caruia dorim sa ii atribuim un cod de capsula iar in fereastra cu proprietetile componentei in casuta PCB Footprint se va introduce numele codului de capsula dorit.
Pentru cautarea codurilor de capsula pe care dorim sa le utilizam se va deschide din Start->Programs->Orcad->Layout Plus care va deschide programul in care se va realiza rutarea PCB-ului si se va alege din meniu Library Manager.
La terminarea desenarii schemei (renumeroterea componentelor,plasarea codurilor de capsula ) este necesara verificarea schemei pentru existente eventualelor erori .
Din meniul Tools se va selecta optiunea Design rules check care in functie de matricea de erori si de setarile alese de utilizator va verifica corectitudinea legaturilor electrice ale schemei.

Meniul ferestrei contine urmatoarele optiuni :
• Scope
- Check entire design - verifica intreg proiectul;
- Check selection - verifica doar pagina selectata.
• Action
- Check design rules - verifica proiectul de eventuale erori ;
- Delete existing DRC markers – sterge markerii erorilor dintr-o verificare anterioara.
• Report - Create DRC markers for warnings – creaza markeri pentru eventualele erori sau avertismente (definite de matricea de erori);
- Check hierarchical port connection - verifica daca conexiunile porturilor ierarhice sunt corect folosite;
- Check off-page connector connections – verifica daca conexiunile porturile intre pagini sunt corect folosite;
- Check unconected nets – verifica daca exista fire neconectate;
- Check SDT compatibility – verifica compatibilitatea cu formatul SDT (Schematic Design Tools);
- Report identical part references – raport pentru componentele care au aceeasi referinta;
- Report invalid packaging – raporteaza neconcordanta intre codul de capsula atribuit si componenta;
- Report hierarchical ports and off-page connectors – creaza raport care contine toate porturile ierarhice si toate porturile folosite la conectarea intre pagini;
- Report off-grid objects – raporteaza obiectele care nu sunt plasate pe grid;
- Report all net names – raporteaza toate nodurile din schema.

ERC Matrix - Matricea erorilor electrice este setata implicit asa cum arata figura de mai jos.
- patratelele marcate cu litera W indica o atentionare (Warning) ;
- patratelele marcate cu litera E (Error), indica o eroare electrica de conectare ;
Utilizatorul are posibilitatea modificarii acestei matrici facand click pe patratelele respective.
Cross Reference parts Prin alegerea submeniului Cross Reference din meniul Tools se va genera un fisier cu extensia .XRF care va contine informatii legate de toate componentele si simbolurile schemei.
Lista de materiale
Submeniul Bill of Materials din cadrul aceluiasi meniu va genera un fisier (extensia .BOM.) ce contine lista de materiale asociata schemei ( numarul de componete cu aceeasi valoare, referinta acestora, valoarea comuna).
Realizarea cablajului.
Avand fisierul Netlist generat se parcurg etapele de initializare pentru cablaj (PC Board):
-se lanseaza in executie subprogramul Layout Plus si se selecteaza din meniul File optiunea New iar din fereastra care apare (Template File), se alege unul din fisierele cu extensia *.TCH.
Acestea sunt fisiere de tehnologie (fsiere standard) care contin date despre ce poate fi definit si inclus pe cablaj.
-incarcarea fisierului *.MNL (netlist) sursa
-salvarea fisierului cu extensia *.MAX (cablajul)
Dupa ce a fost realizat fisierul *.MAX se va compila automat fisierul Netlist dupa care daca nu exista erori in compilare se vor putea vizualiza componentele care urmeaza a fi rutate.
Dupa ce s-au trecut de etapele de initializare ,in Layout Plus trebuie parcurse
Setarea unitatilor de masura;
Setarea dimensiunii gridului de rutarea cablajului ;
Creare board outline – dimensionarea plachetei ;
Definirea numarului de straturi;
Setarea spatierilor globale;
Setarea “stivei de pastile”;
Setarea dimensiunilor traseelor;
Setarea culorilor (optional).
Setarea unitatilor de masura si a dimensiunilor gridului este facuta din meniul Options - System Settings, ca si in fereastra din figura de mai jos

Pentru a defini conturul placii, se alege optiunea Tool - Obstacle – New apoi in fereastra Design, clic-dreapta mouse, din meniul derulant se selecteaza Properties, apare fereastra Edit Obstacle .
Proprietatile din fereastra Edit Obstacle folosite la definirea conturului sunt:

• Obstacle name – numele obstacolului, generat implicit de program;
• Obstacol Type – tipul obstacolului, din meniul derulant care apare la selectia optiunii se va alege tipul de obstacol Board outline ;
• Obstacle Layer – stratul pe care se defineste obstacolul (conturul placii), din meniul derulant care va aparea la selectia optiunii se va alege stratul Global Layer, deoarece se vrea o definire a dimensiunilor placii pe toate straturile definite .
Dupa ce s-au setat proprietatile obstacolului de tip Board outline se inchide fereastra Edit Obstacle definindu-se in fereastra Design conturul placii printr-o simpla tragere a mous-ului.
Masurarea dimensiunilor cablajului se face folosind optiunea Dimension din meniul Tool.
La selectia optiunii View – Database Spreadsheet – Layers, apare o fereastra definita sub forma unui tabel care contine toate straturile disponibile .
In fereastra de mai sus semnificatia numelor coloanelor este:
• Layer name – numele stratului;
• Layer Hotkey – tasta de acces rapid la stratul respectiv;
• Layer NickName – numele prescrurtat al stratului;
• Layer Type – tipul stratului;
• Mirror Layer – stratul vazut in oglinda al stratului curent.
La selectia unei celule de pe coloana Layer Type, prin dublu click al mous-ului, apare fereastra Edit Layer de unde se poate alege straturile care vor fi utilizate.

Regulile de spatiere globala pentru pastile, trasee si gauri de trecere se definesc in fereastra design: View – Database Spreadsheet –Strategy – Route Spacing .
In tabelul respectiv, pentru editarea unui strat se executa dublu-click in campul cu numele sau.
Pentru a vizualiza sau modifica varianta implicita, a stivei de pastile, se selecteaza optiunea Padstacks din baza de date Database Spreadsheet, meniul View .
Pentru vizualizarea bazei de date care contine “ net-urile” existente in cablaj se selecteaza View – Database Spreadsheet – Nets, de unde se poate modifica dimensiunile traseelor pentru fiecare in parte sau pentru toate odata.

Daca rutarea a fost facuta la dimensiunea implicita a net-urilor si se doreste o redimensionare a latimii unui traseu, se selecteaza din Tool bar optiunea Edit Segment Mode. Din fereastra Design se selecteaza traseul
Respectiv facand click dreapta cu mouseul pe respectivul si din meniul ce apare se alege optiunea Change
Width, putandu-se edita noua valoare pentru latimea traseului in campul New Width.
Modificarea setarilor implicite legate de definirea culorilor se face alegand optiunea Color din meniul Options.

Amplasarea componentelor

Pozitionare capsulelor este urmatoarea etapa in proiectarea cablajului ,care pot fi plasate individual sau in grup.
• Pentru pozitionarea individuala a componentelor, se activeaza butonul Component Tool din toolbar, sau se alege optiunea Component – Select Tool din meniul Tool, se executa click-dreapta in fereastra design si din meniul ce apare se alege Select Any. ,iar in fereastra de dialog, in campul Ref Des, se introduce referinta componentei, scrisa cu majuscule .
Dupa apasarea butonului OK, componenta respectiva este selectata ea putandu-se pozitiona in spatiul definit pentru placa.
• Pentru a pozitiona un grup de componente care au acelasi prefix al referintei, se selecteaza acelasi meniu ca si la pozitionarea individuala, iar in campul Ref Des se v-a introduce prefixul grupului de forma Prefix Referinta* si numarul de componente din grupul respectiv in campul Group Number.
• Pentru o vizualiza intrega lista cu componente de pozitionat se selecteaza Tool – Component – Place.
Daca pozitionarea componentelor a fost realizata in continuare se poate trece la rutarea placii ( adica trasarea conexiunilor electrice intre componente).
Pentru rutare se poate utiliza autouterul din program sau se poate realiza o rutare manuala.
Dupa ce rutarea a fost realizata este necesar o verificare a cablajului in vederea depistarii eventualelor erori si corectarea acestora.
Verificarea prezentei unor erori poate fi realizata accesand din meniul Auto optiunea Design Rules Check.
Daca exista erori in proiectare poate fi fizualizata cauza acestor accesand din bara de meniu Error Tool .
Dupa ce placuta a fost realizata daca se doreste vizualizarea sau generarea fisierelor de post procesare acest lucru poate fi realizat utilizand din meniulo Options submeniul Post Process ,iar setarea proprietatilor de post procesare este realizata prin accesarea Post Process Settings.