Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava

Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Fakulta elektrotechniky a informatiky Katedra elektroniky VYBRANÉ STATI Z KONSTRUKCE ELEKTRONICKÝCH ZAŘÍZENÍ Návrh desky plošných spojů v programu EAGLE Vypracoval: Michal Hromják Osobní číslo: Hro064 Dne: 3.2.2009

1. Control panel První okno se kterým se uživatel programu po jeho spuštění setká se nazývá Control panel. Slouží zejména k přístupu k ostatním oknům a dialogům programu a také obsahuje základní nastavení programu (Options). Nastavit je možné např. adresáře do kterých jsou ukládány soubory programu, automatické ukládání souborů, počet zálohových kopií, uživatelské rozhraní atd. Pro začátek je vhodné založit nový projekt File New Project. V podstatě jde o vytvoření složky do níž se budou ukládat jednotlivé soubory programu. K tomu abychom navrhli desku plošného spoje musíme nejdříve vytvořit schéma našeho zapojení a poté desku plošných spojů. V případě, že již máme schéma zapojení nakresleno nebo chceme editovat již existující návrh desky plošných spojů otevřeme požadovaný soubor z tohoto okna. obr. 1: Okno Control panelu založen Nový projekt Nejdříve vytvoříme schéma zapojení obvodu File New Schematic, čímž se automaticky otevře okno editoru schémat. obr. 2: Vytvoření nového schématu 1

2. Schematic editor Okno Editoru schémat a jeho hlavní části ukazuje obr.:3. Než začneme vkládat jednotlivé součástky je dobré si říci několik zásad pro práci s editorem. Všechny zvýrazněné funkce a mnohé další lze samozřejmě nalézt i v roletkovém menu editoru. obr. 3: Základní části editoru schémat Začneme nastavením rastru pracovní plochy. Jedná se o síť bodů, ve které se umísťují symboly součástek na schématu a po kterém se pohybuje kurzor. Použijeme ikonu Grid (nastavení rastru). Výchozí hodnota rastru je nastavena na 100 mil (1 mil = 0,001 inch = 0,0254 mm) což představuje rozteč 2,54 mm. Hodnotu rastru lze nastavit i v jiných jednotkách, ale nelze to doporučit, protože v témže rastru jsou položeny vývody součástek v knihovnách, které budeme používat a nemuselo by dojít k jejich spojení. Samotnou hodnotu rastru doporučuji nechat na defaultní hodnotě nebo nastavit na 50 mil a stejnou hodnotu dále nastavit i v editoru plošných spojů. Zobrazení rastru se provádí pomocí Display-On, mřížka může být zobrazena pomocí bodů Dots nebo čar Lines. Políčko Size nastavuje rozteč rastru, Multiple udává kolikátý bod rastru má být zobrazen a Alt představuje alternativní jednotku rastru. Tato alternativní jednotka je zobrazována 2 obr. 4: Nastavení rastru

v okně editoru schématu (poloha kurzoru na obr.:3) při stisku klávesy Alt. Funkce je užitečná zejména při převodu základní jednotky rastru mil(inch) na mm. Tlačítko Finest nastaví nejmenší možnou rozteč rastru. Nyní můžeme začít umisťovat jednotlivé součástky do schématu. Součástku vložíme pomocí funkce Add (viz. obr.5). Info - informace o objektu Show - zvýraznění objektu Display - nastavení vrstev Mark - druhý počátek souřadnic Move - posun objektu Copy - kopíruj objekt Mirror - zrcadlení Rotate - otočit objekt Group - výběr skupiny Change - změna vlastností Cut - vyjmout Paste - vložit Delete - smazat Add - vložit součástku Pinswap - zaměnit piny Replace - nahradit Gateswap - zaměnit hradla Name - jméno objektu Value - hodnota objektu Smash - oddělení text. popisu od součástky Miter - zaoblení spoje Split - zalomení spoje Invoke - vyvolání částí IO Wire - čára Text - vložit text Circle - kruh Arc - oblouk Rect - obdélník Polygon - polygon Bus - sběrnice Net - spoj Junction - uzel Label - popis spoje, sběrnice Attribute - vlastnost ERC - elektrická kontrola zapojení Errors - zobrazení chyb zapojení obr. 5: Seznam funkcí Schematic editoru Otevře se nám okno se seznamem knihoven, podobné tomu jako na obr.6. Pokud by nebyla v seznamu žádná knihovna, je třeba ji naimportovat pomocí ikonky Use na hlavním panelu programu. Orientace začátečníka v mnoha knihovnách, které jsou dodávány společně s programem, není jednoduchá a proto většina knihoven obsahuje alespoň základní popis obsažených součástek. Součástku je také možno vyhledat v poli Search. Při hledání součástek se osvědčilo používat operátor pro hledání * na konci nebo i na začátku označení prvku. 3

Vybereme součástku a levým tlačítkem myši (dále jen LT) položíme symbol na výkres. Než položíme součástku na plochu je možné ji otočit pravým tlačítkem myši (PT) o 90 proti směru hodinových ručiček. V případě pozdější editace polohy součástky je tato a další podobné funkce (Move, Mirror, Rotate) k dispozici v liště nástrojů či v hlavním menu. Po položení první součástky program automaticky nabízí další položení stejné součástky, přičemž program automaticky čísluje pokládané prvky. Vkládání prvků ukončíme pomocí klávesy Esc. obr. 6: Výběr knihovny a součástky K vybrání skupiny objektů slouží nástroj Group, kterým označíme požadované prvky. Poté zvolíme funkci(např. přesun Move) a PT z otevřeného menu vybereme Move:Group, přesuneme a položíme stiskem LT. Pokud nám nevyhovuje automatické očíslování jednotlivých prvků, lze je přejmenovat pomocí Name a definovat hodnotu součástky funkcí Value. Nyní se seznámíme s vrstvami, které tento editor používá. Výsledné schéma zapojení je složeno z prvků, které jsou umístěny v několika základních vrstvách. Toto rozdělení je výhodné při práci s editorem, např. pokud vypneme vrstvy s hodnotami či názvy prvků, tyto vrstvy se přestanou zobrazovat což vede k zpřehlednění schématu. Význam jednotlivých vrstev: 91 Nets - vrstva spojů (spojování vývodů) 92 Busses - vrstva skupinových spojů (sběrnice) 93 Pins - vrstva vývodů součástek 94 Symbols - vrstva symbolů součástek 95 Names - vrstva názvů součástek 96 Values - vrstva hodnot součástek obr. 7: Zobrazení vrstev Dialogové okno s vrstvami otevřeme pomocí funkce Display, LT vrstvy aktivujeme/deaktivujeme. Při spojování součástek je vhodné mít zapnutou vrstvu s vývody součástek 93, budeme pak mít jistotu polohy vývodu součástky. 4

V případě, že máme větší shluk součástí na malém prostoru, může být obtížné požadovanou součástku vybrat. Proto se snažíme kliknout na uchopovací bod součástky(malý křížek uvnitř každého symbolu). Když máme na výkrese umístěny součástky, můžeme začít s kreslením spojů. Klikneme na ikonu Net. Rozhodně nedoporučuji spojovat součásti pomocí Wire!!! Spoj začneme kliknutím na zvoleném vývodu součástky. V kontextové druhé vodorovné řádce nástrojového panelu se nám zobrazí způsob vedení spoje. Při kreslení výkresů používáme zásadně vedení spojů pouze vodorovně a svisle. Výjimkou mohou být speciální případy křížení vodičů, jako jsou například schémata multivibrátorů apod. Způsob vedení spoje z počátku můžeme též cyklicky přepínat pravým tlačítkem myši. Další kliknutí levým tlačítkem vytvoří roh spoje a pokračujeme z tohoto bodu dále. Spoj ukončíme dvojitým kliknutím do stejného bodu. Program umožňuje začít i ukončit vodič v jakémkoli místě pracovní plochy. V případě že propojujeme více součástek (do uzlu je připojeno více vývodů), po propojení prvních dvou vývodů nemusíme pokračovat s propojováním opět na některém vývodu, ale můžeme začít z kteréhokoliv místa spoje a pokračovat k dalšímu vývodu. Pokud chceme vytvořit uzel, použijeme nástroj Junction. Každý spoj je také možné přejmenovat pomocí nástroje Label. Příklad jednoduchého schématu ukazuje obr.:8. obr. 8: Ukázka hotového schématu Když máme schéma hotové, můžeme ještě upravit polohu některých názvů, které se překrývají či mají nevyhovující pozici. Klikneme na ikonu Smash a poté na součást. Dojde k oddělení názvu a hodnoty součástky od symbolu(u name a value vzniknou uchopovací body). Zapneme funkci Move, klikneme na počátek popisu. Je-li správně vybrán požadovaný nápis, změní se na obdélník a drží na kurzoru. Přemístíme ho (případně pravým tlačítkem rotujeme) a v požadované poloze potvrdíme stisknutím LT. 5

Jestliže potřebujeme vytvořit sběrnici, použije ikonku Bus. Před připojením vodičů ke sběrnici je nutné definovat pomocí Name signály sběrnice. Syntaxe pojmenování výčtem prvků je: <názevsběrnice>:<signál1>,<signál2>,.. Signály sběrnice lze definovat i intervalem. Příklad pojmenování sběrnice a jejich signálů je uvedeno na obr.9. obr. 9: Vytvoření sběrnice Na závěr popisu editoru schémat si představíme ještě další funkce, které jsou určeny především pro práci s IO obvody. Nejdůležitější z nich je funkce Invoke, která zpřístupňuje dosud nepoužitá hradla, OZ a zejména napájecí svorky IO již částečně použité součástky. Funkce Pinswap umožňuje vzájemné prohození funkčně shodných vývodů součástek, pokud jim však byla při definici vývodu (pinu) přiřazena shodná nenulová hodnota Swaplevel (Swaplevel>0). Můžeme tak například prohodit vstupy hradel, vývody cívky relé atd. Příkaz Gateswap slouží pro záměnu shodných hradel v rámci jednoho pouzdra součástky. Opět platí, že obě hradla musí mít shodnou nenulovou hodnotu Swaplevel při definování součástky viz kap. vytvoření nové součástky. Funkce Pinswap a Gateswap využijeme především při návrhu desky plošných spojů, kdy prohození vývodů nebo hradel v pouzdru může zjednodušit propojení. Abychom předešli pozdějším komplikacím při návrhu desky je vhodné pozorně prohlédnout schéma a opticky zkontrolovat, zda je vše správně propojeno. K této kontrole můžeme využít příkazu Show, po kliknutí na spoje se nám vše co je propojeno zvýrazní a to i včetně vývodů součástek. Pro změnu jakéhokoli vlastnosti prvku slouží funkce Change, od vyšších verzí programu lze vlastnosti prvku upravovat i v informačním okně vyvolaném funkcí Info.Další funkce ERC (Electrical Rule Check) je tzv. elektrická kontrola, která zkontroluje dodržení elektrických návrhových pravidel zapojení. Každý pin součástky má přiřazen atribut např. Pas - pasivní pin, Out - výstupní pin, Pwr - napájecí pin, atd. Na základě těchto atributů ERC zjišťuje zda jsou vzájemně spojeny piny jejichž vlastnosti jim to dovolují, dále pak zda ve schématu nejsou některé piny nezapojeny a zda je napájení obvodu provedeno správně. Na případné chyby program upozorní výčtem chyb který uloží do souboru s příponou *.erc a automaticky jej zobrazí. Rozhodně nelze považovat tuto kontrolu za 100%, má pouze upozornit na možné chyby v zapojení. Nakreslené schéma si uložíme a přejdeme do editoru plošných spojů stiskem ikonky Board(obr.3 (přep. mezi schématem a DPS)) a potvrdíme vytvoření nové desky. 6

3. Editor plošných spojů V okně editoru plošných spojů se vytvořila deska o rozměrech 100x80 mm. To je maximální rozměr desky pro free verzi programu. Dále máme na ploše rozmístěny pouzdra součástek, které jsme použili pro vytvoření schématu. Od verze 3.5 program disponuje funkcí tzv. zpětné anotace. Ta zaručuje že pokud změníme např. jméno, hodnotu nebo pouzdro součástky v editoru plošných spojů, tato změna se ihned projeví i v okně editoru schémat. Program tak hlídá integritu mezi schématem a deskou. Tato vazba je nefunkční, když máme otevřeno pouze okno jednoho editoru. Pokud v tomto režimu upravujeme schéma či desku, program nás při dalším spuštění upozorní na nekonzistenci souboru schématu(.sch) a souboru desky(.brd). Okno editoru DPS je podobné oknu editoru schémat, situaci před rozmístěním součástek ukazuje obr.10. obr. 10: Editor plošných spojů Panel nástrojů obsahuje oproti editoru schémat několik nových funkcí, jejichž význam je uveden na obrázku 11. Také se zde vyskytuje větší počet vrstev. Významy nejpoužívanějších z nich zachycuje obr.12. Vždy je nutné vkládat objekty pouze do vrstvy(hladiny), která je k tomu určená. Předejdeme tak pozdějším komplikacím zejména při získávání dokumentace k vytvořené desce. 7

Route - vytvoření vodivé cesty Ripup - zrušení vodivé cesty Via - vložení prokovu Signal - vytvoření signálové cesty Hole - vložení otvoru Ratsnest - zkrácení vzdušných spojů Auto - automatický návrh spojů ERC - elektrická kontrola zapojení DRC - kontrola dodržení návrhových pravidel Errors - zobrazení chyb na desce obr. 11: Seznam funkcí PCB editoru 1 Top plošný spoj strana součástek 2-15 plošné spoje vnitřní vrstvy 16 Bottom plošný spoj strana spojů 17 Pads vývody součástek 18 Vias prokovené průchody mezi vrstvami 19 Unrouted vzdušné spoje (dosud nepropojené) 20 Dimension obrys desky 21 tplace pouzdra součástek horní strana desky 22 bplace pouzdra součástek spodní strana desky 23 torigins uchopovací body v Top vrstvě 24 borigins uchopovací body v Bottom vrstvě 25 tnames názvy součástek v Top vrstvě 26 bnames názvy součástek v Bottom vrstvě 27 tvalues hodnoty součástek v Top vrstvě 28 bvalues hodnoty součástek v Bottom vrstvě 29 tstop nepájivá maska Top vrstvy 30 bstop nepájivá maska Bottom vrstvy 44 Drills vrtané otvory u vývodů a prokovů 45 Holes vrtané otvory (montážní a technologické otvory apod.) obr. 12 Význam jednotlivých vrstev 8

Před zahájením rozmisťování součástek na desku si opět nastavíme mřížku podle pravidel uvedených v předchozí kapitole. Vytvořený okraj desky lze upravit na námi požadované rozměry pomocí funkce Move. Obrys desky si můžeme nakreslit vlastní pomocí nástroje Wire. Obrys desky musí být umístěn ve vrstvě 20-Dimension a doporučená tloušťka je 10 mil. Také se může stát, že pouzdra součástek neodpovídají těm, které máme k dispozici. V tomto případě lze pouzdra zaměnit pomocí funkce Replace, musíme však mít okno editoru schématu zavřené. Samotné rozmístění pouzder je ovlivněno- konstrukčními požadavky, funkcí, typem obvodu, v jakých podmínkách bude obvod provozován, jednoduchostí spojů, vyrobitelností desky. Jednoduchý návod na to jak uspořádat pouzdra součástek neexistuje, je to vždy otázka znalostí a zkušeností z oblasti elektroniky. Pouzdra přesouváme do obrysu desky příkazem Move. Vývody součástek jsou navzájem spojeny pomocí vzdušných spojů. Pokud tomu tak není, je třeba vrátit se zpátky do editoru schémat a zkontrolovat, zda jsou vývody opravdu propojeny. To lze nejlépe ověřit posunutím součástky(move). Pokud jsou vývody správně propojeny, musí se společně se součástkou posunout i jednotlivá propojení. Při rozmisťování je dobré často používat příkaz pro optimalizaci vzdálenosti gumových spojů Ratsnest, protože program nedokáže jejich vzdálenost dynamicky měnit. Pokud potřebujeme součástku umístit na druhou stranu desky (většina součástek je nakreslena defaultně ve vrstvě Top) použijeme funkci Mirror. obr. 13: Rozmístění součástek a ruční tažení vodivých cest Ve chvíli, kdy máme rozmístěny součástky na desce, je možné přistoupit k změně vzdušných spojů na pevné vodivé cesty. Vodivé cesty lze pokládat až do 16 vrstev(pouze v plné verzi programu, ve free verzi je počet omezen na dvě: Top a Bottom). Pokud bude deska jednostranná použijeme vrstvu 16 Bottom, u dvouvrstvé desky využijeme vrstvy 1 Top a 16 Bottom. Vodivé cesty můžeme tahat ručně nebo pomocí autorouteru. Nejlepší volbou zejména při složitějších zapojeních je nechat program automaticky natáhnout vodivé cesty a pak ručně dokorigovat zbývající nedostatky. 9

Nejdříve se naučíme vytvářet vodivé cesty ručně. Vodivou cestu vytvoříme pomocí funkce Route, způsob práce s vodičem je stejný jako v případě spojování vývodů součástek. Nastavení šířky vodivé cesty, vrstvy ve které má být cesta umístěna a způsob jejího zalomení lze nastavit na hlavním panelu viz. obr.13. V našem příkladu tvoříme jednostrannou desku, tedy plošné spoje vkládáme do vrstvy Bottom(strana plošného spoje), která má standardně modrou barvu. Šířku cesty zvolíme z předem nastavených hodnot nebo lze do pole width vložit vlastní hodnotu. Při kliknutí na desku s aktivní funkcí ROUTE program vybere nejbližší gumový spoj a začne propojování od bližšího konce gumového spoje. Pokud je v místě kliknutí poblíž větší počet spojů, zvýrazní se světlejší barvou nejbližší. Když s výběrem souhlasíte, klikněte ještě jednou LT, chcete-li zvolit jiný, PT se zvýrazní další. Vybereme si tedy některý vzdušný spoj LT a začneme pokládat vodivou cestu. Ukončení cesty realizujeme opět LT pokud jsme na vývodu součástky, pokud nejsme tak 2xLT. S takto vytvořenou cestou lze později manipulovat pomocí Move. Všechny vlastnosti cesty(vrstva, šířka, styl) lze upravovat již známými způsoby( pomocí Info nebo Change). Pro odstranění již vytvořené cesty slouží funkce Ripup. obr. 14: Návrh plošného spoje Nyní si ukážeme způsob vytváření cest pomocí funkce autorouteru. Po aktivování funkce Auto se nám otevře okno nastavení autorouteru. Zabývat se budeme pouze záložkou General. Část označená Preferred Directions umožňuje nastavit doporučený směr tažení cest v každé vrstvě. Pokud nám nezáleží na směru zvolíme *. V našem případě jednostranné desky nechceme aby autorouter vedl cesty na straně součástek (Top) a proto tuto vrstvu zakážeme volbou N/A. Dále nastavíme rozteč rastru, ve které se bude autorouter pohybovat (Routing Grid). Tato rozteč by měla být menší nebo rovna minimální rozteči vývodů součástek, jinak nemůže dojít k jejich spojení. Ještě můžeme zvolit tvar prokovů při přecházení spoje mezi vrstvami(via Shape), v našem případě máme povolenou pouze jednu vrstvu, takže prokov nemůže vzniknout. Ještě nemáme nastavenou šířku cesty pro autorouter. Toto nastavení se nachází ve funkci DRC(Design Rule Check). Pokud nechceme aby se autorouter ihned spustil, opustíme toto okno tlačítkem Select přičemž nastavení které jsme provedli zůstane zachováno. 10

obr. 15: okno Autorouteru Funkce DRC slouží ke kontrole návrhových pravidel. Máme tím na mysli především dodržením minimálních vzdáleností mezi jednotlivými prvky, minimální velikosti prvků, kontrolu zda nedochází ke křížení vodičů s rozdílnými signály atd. Bližší vysvětlení významu jednotlivých položek se zobrazí při kliknutí do příslušného pole položky. Kontrola je zahájena po stisku tlačítka Check a pokud se vyskytnou chyby, je vytvořen jejich seznam. Pozor, tato funkce kontroluje jen zapnuté vrstvy. Minimální šířka vodivé cesty (Minimum width) se nastavuje v záložce Sizes a platí i pro autorouter. Nyní můžeme spustit funkci Auto a počkat než program natáhne vodivé cesty. Výsledné cesty lze poté ještě samozřejmě ručně upravit pomocí již známých nástrojů. obr. 16: Okno DRC 11

V některých aplikacích potřebuje vytvořit souvislou plochu jenž spojí vodiče se stejným potenciálem např. pro účely stínění. Tato technika bývá také nazývána rozlévání mědi. Po zadání příkazu Polygon nejdříve zvolíme vrstvu - v našem příkladu 16 Bottom. Vyznačíme obvod plochy která má být vyplněna. Není třeba se při tom vyhýbat překážkám jako jsou spoje, piny, pouzdra atd. Tvorbu polygonu ukončíme kliknutím na jeho počáteční bod. Pokud chceme aby se polygon vyplnil, použijeme ikonku Ratsnest. V případě že má mít polygon určitý potenciál, je třeba ho pojmenovat stejně jako vodič s určeným potenciálem. V našem příkladu je vyplněná plocha spojena s potenciálem GND(viz. obr. 17). U polygonu můžeme ještě nastavit několik parametrů pomocí Change. Tzv. tepelné můstky můžeme zapnout/vypnout (Thermals On/Off), jedná se o to, že polygon může být propojen se spojem úplně (Thermals off) nebo pomocí čtyř bodů (Thermals on). Druhá možnost je výhodnější pro pájení, protože se součástky pin lépe prohřeje. Dále lze nastavit velikost izolační mezery (Isolate) mezi polygonem a ostatními cestami. Zvolit lze ještě styl výplně polygonu (Pour), Solid zajistí vyplněnou plochu, Hatch zase šrafovanou. V případě šrafované výplně je možnost nastavit rozteč mřížky pomocí Spacing. obr. 17: Tvorba polygonu 12

4. Tvorba nové součástky Program obsahuje standardně cca 300 různých knihoven s možností stažení dalších z internetu. I přesto se můžeme lehce dostat do situace, kdy je zapotřebí vytvořit novou součástku. Součástka se v programu Eagle skládá ze tří částí Symbol, Package a Device. Symbol představuje elektrickou značku součásti, Package výkres pouzdra a Device je spojení předchozích dvou v kompletní součástku. V Control panelu začneme založením nové knihovny(vždy nemusíme zakládat novou knihovnu, lze použít pouzdra či symboly v již vytvořené knihovně) file-new-library. Nejprve si nakreslíme symbol nové součástky. Klikneme na ikonku Symbol a zadáme název nového prku a potvrdíme vytvoření nového symbolu. Nejdříve věnujeme pozornost nastavení vhodného rastru. Platí již uvedené doporučení mřížky s roztečí 100mil. Panel nástrojů je téměř totožný jako u předchozích editorů. Navíc je zde pouze ikonka Pin. Pomocí ní vložíme na plochu okna vývod nové součástky. Výběrem tohoto příkazu se nám otevře nová nástrojová lišta (obr.18) obr. 18: Možnosti pinu První čtyři ikony slouží k nastavení otočení pinu(lze měnit i PT), pin musí být vždy orientován tak, aby kroužek zakončoval vývod a opačný konec navazoval na grafický symbol součástky. Další ikony nastavují funkci pinu(zejména u číslicových obvodů) a jejich délku. Poslední čtyři ikonky nastavují zobrazování jména pinu a čísla vývodu. Ještě je důležité nastavit logický směr vývodu (Direction). Volba správného log. směru je důležitá pro funkci ERC. Na výběr jsou tyto možnosti: NC nezapojeno,in vstup, Out výstup, I/O - vstup/výstup. OC - výstup s otevřeným kolektorem, Hiz - výstup s vysokou impedancí Pas pasivní, Pwr - napájecí vývody součástek, Sup - speciální symboly pro napájení. 13

Jako příklad si vytvoříme IO 7420, který obsahuje v pouzdru dvě čtyřvstupová hradla NAND. Budeme tedy potřebovat čtyři vstupní piny a jeden výstupní. Těmto pinů nastavíme Direction jako In, délku Middle, funkci None a viditelnost Pad. Ještě zbývá nastavit hodnotu Swaplevel. Může nabývat hodnoty 0 až 255 a slouží pro určení zaměnitelnosti pinu s jiným pinem. V našem případě máme čtyřvstupové hradlo a je v podstatě jedno, který vstupní signál připojíme na konkrétní vstup. Když takovýmto vstupů nastavíme hodnotu Swaplevel > 0, mohou být následně zaměněny ve schématu nebo při návrhu desky. Hodnota Swaplevel = 0 zaručuje nezaměnitelnost pinu. Použijeme ji např. pro vývody diody (nelze zaměnit anodu s katodou) a v našem případě pro výstup hradla. Výstupní pin nastavíme stejně jako vstupní kromě Direction Out, funkce Dot (neg. výstup) a Swaplevel=0. Vývody rozmístíme na plochu dle obr. 19. Vertikální rozteč mezi vstupy je zvolena 100 mil. Ještě si pojmenujeme jednotlivé piny pomocí Name (např. vstupy A,B,C,D a výstup jako Y). Nástrojem Wire (tloušťka 10 mil) nakreslíme symbolickou značku, která musí být umístěna v hladině 94 Symbols. Je vhodné umístit celý symbol tak, aby měl ve svém středu počátek souřadnic - malý křížek na ploše, který bude sloužit jako uchopovací bod schematické značky. obr. 19: Symbol hradla Ještě nám zbývá doplnit název a hodnotu součástky. Nástrojem Text otevřeme dialogové okno a do něj napíšeme >NAME, zvolíme hladinu 95 Names a umístíme nad symbol hradla. Stejně vytvoříme i textový řetězec >VALUE, avšak v odpovídající hladině 96 Values. Při umístění součástky do schématu je pak výraz >NAME nahrazen pořadovým číslem součástky. Do >VALUE se pak doplní jmenovitá hodnota nebo typ součástky. Jistě jste si všimnuli, že v symbolické značce nejsou obsaženy napájecí vývody. Ty si definujeme samostatně, vytvoříme nový symbol a pojmenujeme jej Supply viz obr. 20. Direction pinů nastavíme na Pwr, Swaplevel = 0 a uložíme. 14 obr. 20: Symbol napájení

Symbol si uložíme a pokračujeme vytvořením pouzdra Package. V dialogovém okně zadáme název nového pouzdra potvrdíme. Velikost rastru nastavíme dle potřeby, zde je použita hodnota 50 mil. Každá součástka musí mít definovaný rozměr pouzdra, prostorové rozmístění vývodů, průměr vývodů, průměr a tvar pájecích plošek (padů). Podle datasheetu součástky si vytvoříme tvar pouzdra (DIL14), které vložíme do hladiny 21 tplace(pouzdro požadujeme na straně součástek) a poté rozmístíme příslušné pady součástky pomocí ikonky Pad (pro klasické vývody) nebo Smd ( pro SMD). Tvar a velikost padů lze volit před umístěním na pracovní plochu viz.obr.12 nebo dodatečně funkcemi Change a Info. obr. 21: Nastavení padů Všechny pady ještě očíslujeme podle značení výrobce, tedy pad č.1 se nachází vlevo nahoře, pad č.14 vpravo nahoře. Doplníme ještě textové pole pro název a hodnotu součástky a pouzdro je dokončeno. V případě tvorby SMD pouzdra by bylo vhodné ještě navíc definovat v dalších hladinách některé technologické parametry např.: vrstvy pro nanášení pájecích past, lepidel, zakázané vrstvy autorouteru a další. obr. 22: Ukázka pouzder DIL 14 a SO14 15

Abychom mohli dokončit návrh nové součásti, je třeba ještě spojit již vytvořené části tj. symbol prvku, symbol napájení a pouzdro. K tomu slouží fce Device na hlavním panelu programu. Opět zadáme název součástky. Ikonkou Add otevřeme panel s dostupnými symboly a zvolíme naše hradlo. Protože jsou v obvodu 7420 obsažena dvě hradla, na pracovní plochu umístíme taktéž dvě hradla NAND. Stejným způsobem umístíme na plochu i napájecí symbol. Tyto symboly pojmenujeme dle potřeby, pokud nechceme aby se u napájecího symbolu zobrazoval název, stačí do pole Name zadat netisknutelný znak (Alt+255). Dále je třeba vybrat pouzdro, v levé spodní části okna programu klikneme na ikonu New a vybereme DIL 14. Dále definujeme tzv. Prefix, což je společné označení skupiny součástek, volíme IC (pro odpory R, cívky L, diody D, atd.). Pod volbou prefix je ještě možnost nastavit zda bude ve schématu možnost změnit přednastavenou hodnotu Value součástky ( on lze, off nelze). Tlačítkem Connect pak přiřadíme jednotlivé piny symbolu k padům(vývodům) pouzdra dle datasheetu. obr. 23: Prostředí editoru nové součástky(device) Ještě si všimneme, že nad symboly hradel se vyskytují dva parametry Add a Swap. Jejich význam byl již vysvětlen v popisu editoru schémat. U Add nastavená hodnota Next zaručí, že hradla jsou postupně přidávána a pokud již není v pouzdru volné další, je použito hradlo z nového pouzdra. Další možné volby jsou Request (není přidán automaticky, nutnost vyvolat fcí Invoke), Must (je přidán vždy automaticky, pokud jej odstraníme, smaže se nám i celá součástka), Always (stejný jako Must, ale lze jej smazat), Can (nacházejí-li se společně se symboly Next, nebudou automaticky přidány, vyvolání pomocí Invoke). Hodnota Swap ovlivní Gateswap (záměnu hradel). Opět platí, že části se stejným swaplevelem lze vzájemně zaměnit, ovšem pouze v rámci jednoho pouzdra. 16

4. Závěr: Literatura: [1] Brandštetter, P.: Střídavé regulační pohony moderní způsoby řízení. VŠB-TU, Ostrava 1999. ISBN 80-7078-668-X 1