Trükkplaadi projekteerimise programm "Eagle"

Järgnev õpetus eeldab, et olete arvutiklassis linuxi keskkonnas,
NING baseerub 'Kodutöö 1' optimiseeritud skeemi näitel.

Antud labori eest on võimalik saada 10punkti.
Selleks on vaja teha 2 trükplaadi disaini:

  • DIP - Läbi trükkplaadi monteeringuga disain, mis on võimalikult väikese pindalaga
  • SMD - Pind monteeringuga disain, kus on lubatud minimaalselt VIAsi kasutada (seadmete monteering on lubatud mõlemale poole trükkplaati)
    • Lubatud on läbitrükkplaadi montaažiga Pin-headerid (Input, Output, Power pinnid), mis ei lähe VIAde arvestusse.

Alternatiivse laborina on välja pakkuda FPGA plaadil 'Kodutöö 2' optimiseeritud skeemi realiseerimist.
(Tungivalt soovituslik neile kellel on juba kogemusi trükplaadi disainiga)

Avage käsurida kaustas kuhu soovite oma projekti luua.

Sisestage käsk cad keskkonna algseadistamiseks.

Seejärel on võimalik käsuga eagle programm käivitada.  


Projekti kausta seadistamine

Kõige esimese asjana küsib programm, kas tahate uue kausta luua. 

Vajutage YES.

Et muuta projekti kausta tuleb minna: Options -> Directories ja muuta Projects välja vastavalt sellele kus teie projekti kaust asub.
NB! $HOME tähistab teie kasutaja kodukausta. Teisisõnu arvutiklassi raames kausta, kus asuvad Teie P, M, W jne kaustad. Ehk kui kirjutate
Projects väljale näiteks: "$HOME/Desktop/eagle" maanduvad Teie eagle'i uued projektid töölaual (Desktop) asuvasse eagle kausta.


Trükkplaadi projekt

Projekti loomiseks tuleb valida File -> New -> Project, ning seejärel projektile nimi anda kasutades paremklõpsu juurde tekkinud New Project kirjel:



Trükkplaadi projekteerimine koosneb kahest põhilisest osast:

  1. skeemi koostamine
  2. pinna laotuse projekteerimine

Skeemi koostamine

NB! Edasine labori kirjeldus eeldab, et kasutate arvutiklassi linux'i keskkonda labori tegemisel, millega on eelnevalt juba seadistatud komponentide teegid. 
Kui komponente lisades ei avane ükski teek, siis saab projekti lisada neid lisada valides "Library -> Use".

Esimese asjana, kui projekt on loodud tuleb luua oma ülesandele vastav skeem.

Selleks tuleb projektil teha parem klõps ja valida "New -> Schematic":

millega avaneb uus aken, kuhu tuleb hakata komponente lisama.

Ennem komponentide lisamist tuleb, aga paika panna skeemi joonestik ("View -> GRID"), mis lihtsustab elementide paigutamist üksteise suhtes:

Tuleks üle minna millimeeter mõõdustiku peale:

  • Size: 1mm
  • Alt: 0.5mm

Toite ahel

GND, VDD, VCC ja teised toite ahelatega seotud makro elemendid teostavad automaatse sidumise vastavate PINide vahel (digitaalskeemidel), väljaarvatud sissetuleval toiteahelal.

Kuna on tegemist täiesti digitaalse skeemiga, siis antud juhul on vooluahelate ettevalmistamine väga lihtne.

On vaja lisada 3 elementi: GND, VCC ja 2 pinniga PIN header.

Need elemendid leiab "ADD" alamaknast, mille leiab üles kui minna "Edit -> Add", kirjutades "Search" väljale vastava märksõna.

Igal elemendil mis on leitav "ADD" aknas on ka juures kindlad füüsilised parameetrid, ala kui suur see on, mis vahemikega on elementide PINid jne. 

Ühenduste vedamiseks komponentide vahel tuleb kasutada tööriista "Draw -> Net", kus vedamist tuleb alustada ja lõpetada soovitud elemendi
viigul kasutades vasakut klõpsu või olemasoleva 'net'i peal. 

Kuna skeemi aken ei lase diagonaalseid juhtmeid luua, siis juhtme suuna muutmiseks XY teljel tuleb tühjal skeemi alal vasakut klõpsu vajutada.
Soovitav on juhtmed nii vedada et need ei oleks kohakuti, ehk on tungivalt soovitatud juhtme suuna muutmine.

Skeemi koostamine

Kuna lähteülesandeks on Kodutöö 1 optimiseeritud skeem, siis tuleb esmalt üles otsida 4 viiguga 'PIN header' ja neid 2 tükki skeemi aknasse asetada.
Kasutades "View -> Info" tööriista on võimalik 'PIN header'itele anda nimed: input, output ja power.

Seejärel vastavalt Teie enda lahendusele tuleb üles otsida vastavad loogika elemendid "74xx-eu" teegist. Igal elemendil on ka kirjeldus sellekohta mida antud elemendi seest võib leida.

NB! Antud teegis on välja toodud Loogika elementide grupid, näiteks pildil olev digitaal lülituse kiip peidab endas 2 sisendiga NAND elementi mida on neli tükki:
 Lisaks tuleb silmas pidada mis viikude tüüpi elementi kausutate. Antud ülesandeks on vaja kasutada "DILxx" tüüpi elemente.

Mida erinevad viikude tüübid tähendavad:

  • DIL (dual in-line) - kahes reas olevad viigud, mis on läbi trükkplaadi jootega
  • SO (small outline) - kahes reas olevad viigud, mis on pind-jootega
  • LCC - neljal küljel olevad viigud pind jootega

Nüüd on vastavalt Teie ülesandele vaja üles otsida vajalikud loogika elemendid need skeemi aknasse vedada ja ühendused vedada vastavalt Teie kodutöö lahendusele.
Kuna antud samm on personaalne ja nõuab "loomingulist" lähenemist siis, näidet elementide paigutamise ja ühendamiste kohta on võimalik näha praktikumi salvestuses.

Skeemi korrektsust saab kontrollida tööriistaga "Tools -> ERC". Kõik vead peale kasutamata elementide tuleks ära parandada, mis on näiteks:

  • Close connection
  • missing value
  • open net
  • jne

Kui skeemilt on vead eemaldatud saab edasi minna pinnalaotuse projekteerimisega, mida saab teha minnes "File -> Switch to board".

Mille peale avaneb Teile uus aken, kus on olemas reaalsete füüsiliste parameetritega elemendid, mis on teie valitud.

Pinna laotuse projekteerimine

Järgnev samm on jällegi üpriski loominguline.

"Edit -> Move" käsuga tuleb lohistada elemendid trükkplaadi ala peale, nii et juhtmed ristuksid võimalikult vähe ja elemendid oleksid võimalikult lähestikku

Mõningad näpunäited:

  • Elemendi liigutamise ajal saab antud elementi keerata 90 kraadi.
  • 'Move' käsuga saab trükkplaadi ala väiksemaks nihutada. Eesmärk on võimalikult väikest ala hoida, et trükkplaadi tegemise kulusi madalana hoida
  • Kui elemendid enamvähem paigas, saab käsuga "Tools -> Ratsnest" eemaldada üleliigsed "kummitus" juhtmed.
  • Ära pane elemente liiga äre peale, see tekitab DRC vigu. Trükkplaadi äärest kuni elemendi ääreni peab jääma 2-3 mm tühja ruumi.

Tööriistaga "Draw -> Hole" saab trükkplaadile lisada kinnitamiseks mõeldud auke.
Tööriistaga "Draw -> Text" saab trükkplaadile lisada teksti, mis näiteks viitab plaadi revisioonile või toote enda koodile.

Kui soovitud trükkplaadi pinnalaotus on paigas saab "Tools -> Autorouter" tööriistaga automaatselt viigust viiku juhtmed ära vedada.
Selleks tuleb avanenud aknas valida "Effort: Medium" ja seejärel "Continue" ning "Start" vajutades.

Peale automaatset juhtmete vedamist, et veenduda nende korrektsuses tuleb jooksutada tööriista "DRC" (design rule check), mille leiab menüü "Tools" alt.
Kui DRC käigus ilmnevad vead, tekib selleks vastav aken vigade nimestikuga.
Kui vigu pole, teatab programm sellest all vasakus nurgas.

---------------------------------------------------------------------------

Viimase sammuna tuleks optimeerida vase freesimist, mis teeb tootmise odavamaks.
Selleks tuleb kasutada 3 tööriista: Polygon, Name ja Ratsnest samas järejekorras.

Nimelt "Draw -> Polygon" tööriistaga tuleb joonistada piirjoon ümber kiibi ääre "Isolate" väärtusega ~0,2.
       Veenuge et vasakul üleval on valitud "16 Bottom", mis tähistab aktiivset projekteerimise kihti.
Seejärel "Edit -> Name" tööriistaga vajutada joonistatud piirjoone peale ja muuta nimi GND. (Antud nimetus võib ka olla VSS või midagi muud. Oleneb eelnevalt valitud loogika elemendist)
Viimasena kasutades "Tools -> Ratsnest" tööriista optimeerib see kihil 16 vase kasutamise GND kasuks.


Lisaks võib need samad 3 vase optimeerimis sammu teha ka kihil 1, mis vähendab vase freesimise aega ja vähendab skeemi tundlikust elektriliste häirete vastu. 

---------------------------------------------------------------------------

Kõik elemendid mis pinnalaotusele asetatakse ilmuvad "Top" kihile.
SMD pinnalaotuse disainil võib olla vajalik, et osad elemendid asuvad "Bottom" kihil.

Top-Bottom kihti saab muuta kui valitud elemendile rakendada "Mirror" 
Mirror'it saab rakendada mitmel viisil:

  • Parem klõps valitud elemendil -> Mirror
  • Edit -> Mirror -> Vajutada elemendil
  • Vasakul asuv tööriista menüü -> Mirror -> Vajutada elemendil

KIHI MUUDATUST PEAB TEGEMA ENNEM AutoRoute KÄSKU!

---------------------------------------------------------------------------

Kui kõik eelnevad sammuda on edukalt läbitud on teil just valminud trükkplaat mille saab tootmisesse saata.

---------------------------------------------------------------------------

Kui vaja AutoRoute tulemust eemaldada

Selleks vaja trükplaadi vaates kirjutada käsk "RIPUP ;" üleval ääres olevale käsureale.



Viimati muudetud: Teisipäev, 9. mai 2023, 18.57 PM