Проектирование изделий микросистемной техники средствами

Департамент образования города Москвы
Некоммерческая организация «Ассоциация московских вузов»
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Московский государственный институт электронной техники (технический
университет)
Научно-образовательный материал
«Проектирование изделий микросистемной техники средствами САПР Mentor Graphics»
Москва, 2010
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«Московский государственный институт электронной техники (технический университет)»
УТВЕРЖДАЮ
Ректор МИЭТ
___________________Чаплыгин Ю.А
«____» _____________2010г.
УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
курса повышения квалификации
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИЗДЕЛИЙ МИКРОСИСТЕМНОЙ ТЕХНИКИ СРЕДСТВАМИ
САПР MENTOR GRAPHICS
Москва 2010
1. Введение. Микросистемная техника - как одно из наиболее динамично развивающихся научнотехнических направлений. Основы проектирования изделий микросистемной техники средствами
САПР компании Mentor Graphics.
2. Тема 1. Центральная библиотека компонентов Library Manager.
1.1 Создание центральной библиотеки и ее основных подразделов (Central Library).
1.2 Формирование контактных площадок, переходных и монтажных отверстий (Padstack Editor).
Формирование посадочных мест компонентов (Cell Editor).
1.3 Создание символов. Создание символов в Symbol Wizard.
1.4 Формирование компонентов (PDB Editor).
1.5 Взаимодействие со сторонними библиотеками компонентами (Library Services).
Тема 2. Схемотехническое проектирование средствами DxDesigner.
2.1
Создание электрической схемы. Интерфейс редактора. Определение центральной
библиотеки.
2.2
Размещение элементов. DxDatabook, интерфейс, манипуляции с компонентами, массивы
связей, редактор таблицы соединений, атрибуты шин и связей, авто-наименование связей.
2.3
Задание ограничений проекта (CES). Классы ограничений, дифференциальные пары.
2.4
Верификация, компиляция и упаковка схемы с формированием данных для
проектирования печатной платы.
2.5
Интеграция DxDesigner и Expedition PCB. Списки связей и компонентов. Прямая и
обратная аннтотация с Expedition PCB. Редактирование конфигурационного файла.
Тема 3. Топологическое проектирование средствами Expedition PCB.
3.1 Создание нового проекта печатной платы. Установка параметров топологии (Setup
Parameters). Команды управления экраном. Создание видовых схем экрана.
3.2 Введение геометрии печатной платы. Размещение компонентов. “Горячая” связь со
схемным редактором.
3.3 Трассировка
межсоединений.
Интерактивная
и
автоматическая
трассировка.
Редактирование трасс.
3.4 Создание и редактирование экранных областей, зон запретов. Генерация окончательной
“заливки” экранов. Проверка топологии на соблюдение технологических ограничений
(DRC).
3.5 Генерация шелкографии. Подготовка данных для производства (информации для
сверлильных станков - Drill и изготовления послойных фотошаблонов - Gerber). Связь с
машиностроительными САПР-ами.
Тема 4. Анализ целостности сигналов, перекрестных помех и электромагнитной совместимости с
помощью программного пакета «HyperLynx».
Использование интерфейса пользователя LineSim. Признаки, определяющие
целостность сигналов. Определение признаков электромагнитной совместимости.
Создание схемы LineSim. Моделирование с наводками и анализ.
4.2
Нахождение решений. Оптимизация согласования. Оптимизация топологий
трассировки. Генерирование ограничений целостности сигналов.
4.3
Создание модели MOD. Создание модели IBIS. Тестирование модели IBIS.
Использование интерфейса пользователя BoardSim. Назначение моделей в BoardSim.
Запуск BoardSim. Запуск с включенными наводками.
4.4
Использование быстрого анализа. Собственные наводки. Быстрые согласования.
Решения ЭМС. Двунаправленные решения.
4.5
Создание и запуск многоплатного проекта. Отличия от Boardsim. Отображение цепей
связанных с наводкой.
4.1
3. Методические рекомендации и пособия по изучению курса или дисциплины.
Для реализации целей и задач программы предусмотрены лабораторные и практические занятия
для слушателей по каждой из указанных тем. Они ориентированы на освоение базовых знаний и
получение практических навыков разработки микросистем и устройств на печатных платах средствами
САПР компании Mentor Graphics. Требования к порядку проведения и содержанию работ
определяются тематикой раздела.
По первой теме предусмотрены занятия итогом, которых является созданная в Library Manager
центральная библиотека компонентов электрорадиоизделий. Для выполнения работы по созданию
библиотеки используется продукт компания Mentor Graphics, входящий в маршрут Expedition Enerprise
– Library Manager, позволяющей реализовать компоненты любой сложности, соответствующие всем
современным требованиям.
Процесс создания центральной библиотеки компонентов включает в себя следующие основные
этапы:
- создание центральной библиотеки и ее основных разделов;
- создание символов;
- формирование контактных площадок, переходных и монтажных отверстий;
- формирование посадочных мест компонентов;
- формирование компонентов.
Для выполнения работы по созданию электрической схемы, используется программа DxDesigner,
позволяющая выполнять проектирование различных электрических схем для последующей разводки на
печатной плате.
Процесс разработки электрической схемы включает в себя следующие основные этапы:
- создание элементов схемы, которых нет в центральной библиотеке;
- расстановка элементов;
- проведение коммутационных связей;
- установка ограничений;
- проверка схемы на соответствие ТЗ, компиляция и упаковка схемы.
Результатом занятий по третьей теме является топология печатной платы на разработанную ранее
схему. Для выполнения работы по созданию топологии, используется программа компании Mentor
Graphics – Expedition PCB, ориентированная на разработку сложных высокоскоростных плат.
Процесс разработки топологии печатной платы включает в себя следующие основные этапы:
- создание контура печатной платы (введение из механического САПР или создание
внутренними средствами Expedition PCB);
- задание конструкторско-технологических ограничений;
- размещение компонентов, крепежных отверстий;
- разводка платы, создание экранных областей;
- проверка топологии на соблюдение конструкторско-технологических ограничений;
- подготовка проекта печатной платы к производству.
Для выполнения работы по моделированию и анализу печатной платы, используется программа
HyperLynx, позволяющая выполнять проверку целостности сигналов, перекрестных помех и
электромагнитной совместимости.
Процесс моделирования и анализа печатной платы включает в себя следующие основные этапы:
- разработка моделей MOD, IBIS, SPICE;
- предварительный анализ целостности сигналов будущей печатной платы на этапе
проектирования принципиальной схемы и формирование ограничений;
- анализ целостности сигналов на основе готовой топологии печатной платы;
- проверка на ЭМС.
Результаты по лабораторным и практическим занятиям влияют на получение зачета.
После изучения соответствующих разделов учебной программы слушатели сдают зачет.
4. Контрольные задания.
Список вопросов к зачету
1. Современные САПР для проектирования печатных плат. Основные понятия. Сравненительные
характеристики.
2. Создание подразделов центральной библиотеки компонентов. Взаимодействие со сторонними
библиотеками.
3. Формирование контактных площадок, переходных и монтажных отверстий.
4. Формирование посадочных мест планарных и штыревых компонентов.
5. .Создание символов. Использование мастера создания символов. Структура и типы символов.
6. Создание компонентов. Назначение эквивалентных выводов, вентелей, альтернативных
посадочных мест (PDB Editor).
7. Методология проектирования, навигация по проекту. Интерфейс DxDesigner, основные функции и
команды.
8. Основные модули DxDesigner и их назначение. DxDataBook средство поиска и выбора
компонентов из централизованной корпоративной базы данных
9. Размещение элементов. Работа с центральной библиотекой и DxDataBook. Создание цепей и шин.
10. .Редактор задания ограничений проекта. Ограничения для цепей и компонентов. Создание
дифференциальных пар и новых классов ограничений.
11. Проверка и упаковка схемы для передачи в топологический редактор. Интеграция DxDesigner и
Expedition PCB.
12. Проектирование печатных плат в Expedition PCB. Установка параметров топологии. Интерфейс
пользователя. Создание видовых схем экрана.
13. Создание геометрии печатной платы. Редактирование контуров. Работа с точками привязки. Связь
с машиностроительными САПР.
14. Загрузка данных электрической схемы. Размещение элементов. «Горячая связь» со схемным
редактором. Оптимизация эквивалентных вентилей. Передача данных в схему.
15. .Трассировка межсоединений. Типы трассировок. Интерактивная и автоматическая трассировка.
Редактирование проводников.
16. Работа с экранными областями, зоны запрета. Разводка критических цепей. Проверка топологии
на соблюдение технологических ограничений.
17. Подготовка проекта печатной платы к производству. Генерация данных для монтажа. Отчеты по
проекту. Мультизаготовки.
18. Особенности анализа и проектирования высокоскоростных печатных плат в HyperLynx.
Интерфейс пользователя. Определение признаков электромагнитной совместимости.
19. Входная и выходная информация для LineSim. LineSim в цикле проектирования печатной платы.
Моделирование с наводками и анализ полученных данных.
20. Симптомы, определяющие целостность сигналов. Задержка, сдвиг, целостность сигнала, наводки,
электромагнитная совместимость.
21. .Последовательность использования BoardSim для идентификации целостности сигналов и
генерирования рекомендаций по исправлению проблем целостности сигналов. Примеры
подключения модели из внешнего файла.
22. Создание моделей, подключение, редактирование. Требования моделирования. Создание моделей
MOD. Создание моделей IBIS. Spice модели
23. Задачи пакетного моделирования. Детальное моделирование. Быстрый анализ. Связанные
сигналы.
24. Решения ЭМС. Двунаправленные решения. Создание и запуск многоплатного проекта.
Отображение цепей связанных с наводкой.
5. Литература
Основная
1. Проектирование систем на печатных платах на САПР Mentor Graphics: В 5 частях. - Часть 3:
Топологическое проектирование систем на печатных платах средствами Expedition PCB (“Mentor
Graphics”): Уч. пособие. - М.: МИЭТ, 2008. - 164 с.
2. Проектирование систем на печатных платах на САПР Mentor Graphics: В 5 частях. - Часть 5:
Основы проектирования и анализа высокоскоростных печатных плат: Уч. пособие. - М.: МИЭТ,
2009. - 364 с.
3. Нано- и микросистемная техника. От исследований к разработкам. Техносфера, 2005 г.
4. Проектирование печатных плат для цифровой быстродействующей аппаратуры. Л. Н. Кечиев,
2007 г. 616 стр.
5. Конструирование высокоскоростных цифровых устройств. Начальный курс черной магии
Говард Джонсон, Мартин Грэхэм, 2006г., 624 стр.
Дополнительная
Проектирование и технология печатных плат. Е. В. Пирогова, 2005 г. 560 стр.
Технология производства печатных плат. А. Медведев, 2005 г. 360 стр.
Печатные платы. Конструкции и материалы. А. Медведев, 2005 г. 304 стр.
Автотрассировщики печатных плат. А. С. Уваров, 2006
Автоматизированное проектирование узлов и блоков РЭС средствами современных САПР:
Учебное пособие для вузов (под ред. проф. Мироненко И.Г.). Мироненко И.Г. 2002г., 391 стр.
6. Введение в современные САПР. Владимир Малюх. 2010г., 192 стр.
1.
2.
3.
4.
5.