11-inzenjerski alati u elektronici311

INENJERSKI ALATI U ELEKTRONICI Protel 99SE MicroCap 7

U N I V E R Z I T E T U N O V O M S A D U FAKULTET TEHNIKIH NAUKA

DEPARTMAN ZA ENERGETIKU, ELEKTRONIKU, TELEKOMUNIKACIJE KATEDRA ZA ELEKTRONIKU

mr Mirjana Videnovi Mii

- S K R I P T A -

NOVI SAD 2007

Milko urevi

Dejan Krsti

M.Videnovi-Mii, M. urevi, D.Krsti INENJERSKI ALATI U ELEKTRONICI

2

PREDGOVOR PRVOM IZDANJU

Predmet Inenjerski alati u elektronici sluaju studenti Fakulteta Tehnikih Nauka u Novom Sadu, na Departmanu za energetiku, elektroniku i telekomunikacije, u 3. semestru na smeru Mikroraunarska elektronika. Predmet je koncipiran kao uvod u osnove rukovanja softverskim alatima koji se koriste za projektovanje, modeliranje, simulaciju i ispitivanje elektrinih kola kao i za dizajn i izradu gotovih tampanih ploa. Tokom kursa se radi u dva osnovna programska paketa namenjena tome: Protel kompanije Altium (verzija 99SE) i MicroCap kompanije Spectrum Software (verzija 7). Za savladavanje rada u ovim programskim alatima nije neophodno nikakvo prethodno poznavanje ovih alata, ve samo osnove korienja kompjutera u Windows-ovom okruenju. Ova skripta je nastala sakupljanjem prepiski i materijala koji je korien na laboratorijskim vebama kolske 2006/07. i belekama studenata, te kao takva ona predstavlja objedinjeno tivo za praenje vebi i polaganje ispita iz ovog predmeta. Mnotvo slika i ilustracija bitno olakavaju razumevanje i usvajanje izloenog gradiva. Autori se zahvaljuju svima koji ukau na odreene nedostatke ili greke prilikom tampe teksta. Sve nejasnoe i primedbe moete poslati autorima na [email protected].

U Novom Sadu, novembar 2007. Autori


3

SADRAJ:

PREDGOVOR PRVOM IZDANJU str. 2

1. PROTEL Uvod u programski paket Protel 99SE str. 4 Veba 1 PIC programator (JDM interfejs) str. 6 1.1.1 Izrada elektrine eme za PIC programator str. 6 1.1.2.Izrada PCB-a za PIC programator str. 17 Veba 2 Beini mikrofon str. 22

1.2.1. Izrada elektrine eme za beini mikrofon str. 22 1.2.2. Izrada PCB-a za beini mikrofon str. 32

1. MICROCAP 2.1. Uvod u programski paket MicroCap 7 str. 36 2.2. Osnovna linearna kola sa OP str. 39

2.2.1. Invertujui pojaava str. 40 2.2.2. Neinvertujui pojaava str. 41 2.2.3. Jedinini pojaava str. 41 2.2.4. Diferencijalni pojaava str. 42

2.3. Zadaci (upotreba simulatora 7) str. 43 2.4. Analize u MicroCap 7 str. 45 2.4.1. DC analiza str. 45 2.4.2. AC analiza str. 45 2.4.3. Tranzijentna analiza str. 46 2.5. Uticaji na prenosnu karakteristiku str. 46 2.5.1. Uticaj neidealnosti OP na prenosnu karakteristiku OP str. 46 2.5.2. Uticaj Voff na prenosnu karakteristiku str. 47 2.5.3. Uticaj Vos na prenosnu karakteristiku str. 50

2.5.4. Uticaj R1 (IBIAS) na prenosnu karakteristiku str. 50 2.5.5. Konfiguracija invertujueg pojaavaa sa OP str. 51 2.6. Pojaavaka kola str. 54

2.6.1. Poloaj mirne radne take stepena sa zajednikim emiterom str. 54 2.6.2. AC analiza stepena sa zajednikim emiterom str. 56

2.6.3. Microcap analiza stepena sa zajednikim emiterom str. 60 2.6.4. Microcap AC analiza stepena sa zajednikim emiterom str. 66 2.7.Kombinacione mree str. 68 2.7.1. Signali u digitalnim elektronskim kolima str. 68

2.7.2 Digitalni pobudni generatori (Stimulus Generators) str. 71 2.7.3. Osnovne logike operacije str. 76


4

GLAVA 1. PROTEL Programski paket Protel firme Altium1 nastao je sredinom devedesetih godina XX veka kao jedan od prvih programskih paketa za dizajn i izradu tampanih ploica. Na svom poetku postojanja nije imao izgled kakav danas poseduje, niti se pojavio pod imenom koji danas ima. U poetku su postojala dva odvojena programa od kojih je jedan bio za izradu shema elektrinih kola (Schematic Editor), a drugi za prenos tih shema i izradu u tzv. PCB2 oblik (PCB Editor). Svojom verzijom Protel firma Altium objedinjuje ta dva programa u jedan programski paket koji sada predstavlja jedinstveni alat za izradu tampanih ploica od sheme do gotove tampane ploice. Pored Protel-a pojavili su se i jo uvek se pojavljuju i drugi programski alati drugih firmi koji slue istoj svrsi, meutim Protel je ostao kao jedan od, u potpunosti, zaokruenih programskih alata namenjenih projektovanju, dizajnu i izradi tampanih ploica zajedno sa svojom velikom bibliotekom elemenata koji se koriste u tom cilju i vie nego funkcionalnim interfejsom za rukovanje procesom koji omoguava vrlo pregledan i brz pristup svim vanijim funkcijama u programu. Od verzije Protel 99SE koja je objavljena u nekoliko Service Pack-ova (tanije od SP1 do SP6) do danas su se razvile jo verzije Protel DXP (verzija 2004) i najnovija verzija Altium Designer 6 (verzija 2006) poev od koje Protel vie ne nosi svoj stari naziv.

UVOD U PROGRAMSKI PAKET PROTEL 99SE U katalogu proizvoaa ili pretragom na internetu moete pronai data-sheet3 svake komponente odnosno podatke o komponenti: simbol, kritini parametri komponente, kuite u koje je upakovano, dimenzije kuita, raspored noica na komponenti, koju funkciju obavlja svaka od tih noica i sl. Ako imate shemu, komponente i njihov tehniki opis koji znate da protumaite, vi onda imate osnovno znanje za pravljenje ureaja, jer znate kako da poveete komponente. Meusobno povezivanje komponenti oigledno se ne moe vriti u vazduhu ve nam je potreban medijum koji e to sve povezati. Kakav medijum? vrst, minimalne zapremine i provodan. Rezultat toga je vitroplast odnosno ploa tankog izolatora ije su obe strane prekrivene provodnim materijalom (bakrom). ta je na zadatak tokom uenja Protel-a? Zadatak je kako na vitroplastu (p)ostaviti provodne povrine samo tamo gde mi elimo. Provodne povrine predstavljaju veze izmeu komponenti kao i njihovih footprint4-ova (lemna mesta) koji su potrebni svakoj komponenti da bi se mogla montirati na tampanu plou. Takoe je mogue na tampanoj ploi napisati dodatne podatke o komponentama odnosno o njihovim nazivima ili vrednostima kao i o samoj shemi na ploi (ta predstavlja, autor, datum...) Da bi zatitili tampanu plou od daljeg procesa oksidacije kao i od fizikih oteenja nanosi se sloj stop-laka koji ima dodatnu ulogu da sprei razlivanje lema po tampanoj ploi i vezama. to je tampana ploa sloenija to je i broj slojeva, a samim tim i broj maski sve vei.

STRUKTURA I PRINCIP RADA PROTEL-a Pod jednim krovom Design Explorer stavljeno je vie manjih programa:

- Schematic Library - Schematic Editor - PCB Library - PCB Editor -

Kako Protel funkcionie najbolje prikazuje sledei dijagram toka procesa realizacije projektnog zadatka koji se postavlja pred inenjera (slika i).

Ne samo da su svi programi pod jednim krovom, ve su i svi delovi projekta na istom mestu unutar projektne baze podataka *.ddb (Design Data Base), shema *.sch (Schematic), tampana ploa *.pcb (Printed Circle Board), biblioteka komponenti *.lib (Library), biblioteka futprintova *.lib (Library), NET lista *.net (Net List).

Prednosti ovakvog naina organizacije su: - pokretanjem jednog programa na raspolaganju su svi programi koji su nam potrebni da doemo do konanog

proizvoda, a to je tampana ploa, - svi dokumenti nastali u pojedinim fazama rada kao i alati koje koristimo u radu sa njima su na jednom

mestu,

1 Vie informacija moete nai na www.altium.com

2 engl. printed circuit board tampana ploica

3 engl. datasheet tehniki opis (specifikacija)

4 engl. footprint otisak tampe elementa na ploici


5

- uvanjem u okviru jedne baze podataka iskljuena je mogunost da se deo projekta izgubi, ako elimo da zatitimo na projekat od radoznalih pogleda mogue ga je zatititi ifrom tako da su podaci dostupni samo nama ili odreenoj grupi ljudi.

Slika i. Princip rada Protel-a

U cilju razumevanja programskog paketa i samog postupka kojim emo od poetne eme odnosno crtea na papiru doi do konanog rezultata odnosno do izgleda nae tampane ploice, analiziraemo i uraditi dve vebe. U prilogu je takoe uraen i jedan projekat.

CRTE NA PAPIRU

PCB PRIKAZ

TAMPANA PLOICA

SCHEMATIC EDITOR

SHEMATSKI PRIKAZ

PCB EDITOR

SCHEMATIC LIBRARY

PCB LIBRARY

NETLIST


6

VEBA 1 - PIC programator (JDM interfejs, Jens Dyekar Madsen) Va prvi projektni zadatak e biti generisanje fajla za izradu tampane ploe (odnosno PCB-a - Printed Circuit

Board) programatora PIC mikrokontrolera (PIC - Programmable Intelligent Computer). Cilj je omoguiti programiranje najpopularnijih tipova jeftinih i monih integrisanih kola tipa sve na jednom mestu, na primer: PIC 16F84, PIC 16F627, PIC 16F628 itd (http://www.ke4nyv.com/picprojects.htm). U stvari, izrada ovakve elektronske minijature jedva da se moe nazvati projektom u pravom smislu te rei jer se sastoji od svega nekoliko komponenata i ona je odabrana kao prvi primer samo zato to je teko nai jednostavniji ureaj koji ima neku korisnu primenu.

Princip rada ovog programatora je sledei: PIC mikrokontroler koji elimo isprogramirati stavimo u 18-pinsko podnoje na ploici. Ploica je serijskim portom povezana sa raunarom na kome se nalazi softver namenjen za programiranje mikrokontrolera tj. ploica je isprojektovana da predstavlja interfejs izmeu mikrokontrolera i serijskog porta raunara. Nakon programiranja, mikrokontroler skinemo sa ploice programatora i stavimo u podnoje njegovog originalnog kola.

1.1.1. IZRADA ELEKTRINE EME ZA PIC PROGRAMATOR Korak 1 Crtanje elektrine eme na papiru

Kao i obino, sve poinje na brzinu nacrtanom skicom na papiru, slika 1.1. Na osnovu ove improvizovane eme potrebno je napraviti tampanu ploicu.

Slika 1.1. Runo nacrtana ema Slika 1.2. Pokretanje Protela Korak 2 Pokretanje Protela

Kliknite dva puta na ikonu na Desktopu da biste pokrenuli Protel (Design Explorer), slika 1.2. Pred vama se otvara radno okruenje Protela (za sada prazno), odnosno deo intefejsa koji je zajedniki za sve delove ovog programskog paketa. Osnovni delovi radnog okruenja su:

Standardni delovi Windows aplikacija (naslovna linija, linija menija, linija sa alatima - toolbar) Explorer Glavni prozor (Design Window)

Korak 3 Kreiranje novog projekta Potrebno je napraviti novu bazu podataka u kojoj e biti smeteno sve to je vezano za va novi projekat.

Odaberite File New Design (Ukoliko nijedan projekat nije trenutno otvoren, opcija New Design ne postoji pa u tom sluaju treba kliknuti na

File New.) U dijalog boksu koji se pojavljuje (slika 1.3), proverite da li je u polju Design Storage Type upisano: MS Access

database. Ova opcija je upisana po difoltu ali ako ste je u meuvremenu izmenili, obavezno je odaberite klikom na strelicu sa desne strane ovog polja.

U polju Database File Name, upiite ime novog projekta (PIC Programator). Kliknite na taster Browse u polju Database Location i odaberite lokaciju gde e biti sauvana vaa nova baza

podataka (E(ili F):\Projekti). Korak 4 Kreiranje novog dokumenta u ematik Editoru

Baza podataka koju ste upravo napravili je za sada prazna. Prvi dokument koji e ui u njen sastav je elektrina ema. Da biste je nacrtali potrebna vam je prazna radna povrina i pokrenut odgovarajui program (ematik Editor). Drugim reima potrebno je otvoriti novi dokument u ematik Editoru. Da biste ga otvorili odaberite: File New Schematic Document (slika 1.4).


7

Slika 1.3. Kreiranje novog projekta Sada se u glavnom prozoru (desna polovina ekrana) nalazi ikona koja simbolizuje novi dokument (slika 1.5).

Dodelite mu novo ime (ukoliko to niste ve uradili neposredno nakon otvaranja novog dokumenta): kliknite desnim tasterom mia na ikonu Sheet1.Sch Rename upiite SHEMA.

Slika 1.4. Kreiranje novog dokumenta Slika 1.5. Preimenovanje novog dokumenta Na kraju, kliknite dvaput na istu ikonu i pred vama e se otvoriti dokument sa praznom radnom povrinom

spremnom za rad, slika1.6. Kao to primeujete, sadraj linije sa alatima i linije sa menijima su izmenjeni tj. dodati su novi meniji i alati. To

se deava svaki put kada pokrenete neki program iz Protelovog paketa (ematik Editor, PCB Editor, Editor PCB biblioteka, Editor ematik Biblioteka). Bitno je napomenuti da svaki od tih programa prikazuje svoje menije i alate.

Slika 1.6. Prazan ematik dokument Slika 1.7. Explorer

Radno okruenje Explorer Namena ovog dela radnog okruenja (slika 1.7) je da prikae sve postojee dokumente jedne baze podataka

(*.Ddb) kao i njihov meusobni odnos i hijerarhiju. Najei tipovi dokumenata koje emo videti u Exploreru a pripadaju bazi podataka projekta su *.sch, *.pcb, *.net, *.lib...

Radi na principu Windows Explorera (u glavnom prozoru je prikazan sadraj koji odaberete u exploreru, isto je kretanje kroz fajlove, kopiranje i sl.).

Klikom na ikonicu u gornjem levom uglu moe da se sakrije ili ponovo prikae povrina Explorera. Radno okruenje Glavni Prozor (Design Window)

Igra viestruku ulogu: prikazuje sadraj selektovanog foldera u Exploreru (slika 1.8), duplim klikom na dokument koji vas interesuje automatski otvara program specijalizovan za rad sa njim (slika 1.9). Glavni prozor je sada radni sto na kome moete imati gomilu otvorenih fajlova a da vam njihova organizacija i kretanje kroz njih uopte ne predstavlja problem (za to slue tabovi ili u sluaju vie otvorenih dokumenata strelice).

Slika 1.8. Prikaz sadraja selektovanog foldera Slika 1.9. Duplim klikom otvaramo dokument i njegov programRadno okruenje Kontrol panel (Browse Sch)

Slika 1.10. Kontrol panel

Na slici 1.10. je prikazan Kontrol panel ematik Editora koji: se nalazi na kartici iza explorera. Pojavljuje se im otvorite neki

dokument odnosno neki od alata Protela. nema jedinstven izgled ve zavisi od tipa otvorenog dokumenta. je direktna veza korisnika sa dokumentom na kojem radi. omoguava brz pristup komponentama. U gornjem delu (Browse) je lista aktivnih biblioteka, a klikom na taster

Add/Remove moemo dodavati ili brisati biblioteke sa spiska. Tasterom Browse se mogu pretraivati komponente u zadatoj

biblioteci, slika 1.11. Mogue je znajui deo imena komponente, korienjem opcije Filter (ili Mask) i doker znakova * (zamenjuje vie simbola) i ? (zamenjuje jedan simbol) u selektovanoj biblioteci pronai traenu komponentu (npr. AN* za lake pronalaenje simbola za antenu).

U srednjem delu su izlistane sve komponente selektovane biblioteke a ispod liste je grafiki prikaz trenutno odabrane komponente.

Tasterom Place komponenta se moe spustiti direktno u emu. Ako se neka komponenta eli izmeniti u toku rada selektujemo je a

zatim kliknemo na taster Edit. Program se prebacuje direktno u Editor Biblioteka i postavlja komponentu u prvi plan nakon ega se unesu eljene izmene.

Taster Find slui za pretragu komponenti u vie biblioteka zadavanjem odreene lokacije, slika 1.12.

Slika 1.11. Pretraga komponenti opcijom Browse Slika 1.12.Pretraga komponenti opcijom FindKorak 5 Uitavanje potrebnih biblioteka

Ako pogledajte skicu sa poetka ove vebe, slika 1.1, videete da su vam za crtanje eme potrebne samo 4 razliite komponente:

9-to pinski konektor za serijsku vezu Otpornik (2 komada) 18-to pinsko DIP podnoje Prikljuak za napajanje

Da biste komponente postavili na radnu povrinu potrebno je u Kontrol panelu prvo uitati biblioteke u kojima se one nalaze. U ovom sluaju to je samo jedna biblioteka Miscellaneous.lib koja se nalazi u istoimenoj bazi podataka. Njena tana lokacija je: C(ili D):\Program Files\Design Explorer 99SE\Library\Sch\Miscellaneous Devices.ddb

Ukoliko navedena biblioteka trenutno nije prisutna u spisku uitanih biblioteka, pratite sledee korake da biste je uitali (slika 1.13):

1. Kliknite na Tab Browse Sch da biste prikazali Kontrol panel. 2. Kliknite na dugme Add/Remove. 3. U dijalog boksu koji se pojavljuje pronaite a zatim kliknite na traenu biblioteku da biste je oznaili (gornja

polovina prozora). 4. Kliknite na dugme Add i odluku potvrdite pritiskom na OK. 5. Sadraj biblioteke je izlistan u levoj polovini ekrana.

Slika 1.13. Uitavanje potrebne biblioteke simbola


10

Korak 6 Postavljanje komponenata U ovom koraku je potrebno iz biblioteke uzeti odgovarajue komponente (odosno njihove simbole) i rasporediti

ih po radnoj povrini. To moete uraditi na sledee naine: Kada komponentu pronaete na spisku u Kontrol panelu kliknite na nju da biste je oznaili a zatim kliknite na

taster Place. Time ste omoguili njeno prenoenje do radne povrine u glavnom prozoru. Svakim sledeim pritiskom na levi taster mia u emu e biti postavljena po jedna kopija komponente. Desnim tasterom mia prekidate ovu operaciju.

Drugi nain je dupli klik na komponentu i ve je moete postaviti na emu. Desnim tasterom mia prekidate operaciju.

Izmene u letu

Tasterima: Spacebar (prazan razmak), x, y i Tab, komponentu moete jo u toku postavljanja da rotirate (Spacebar), preslikate kao lik u ogledalu (Flip Horizontal, prevrni du ose x taster x, Flip Vertical, prevrni du ose y taster y) ili da joj izmenite atribute (oznaka, vrednost, futprint, boja itd.-Tab).

Postavljanje konektora Simbol konektora serijske veze je pronaen u biblioteci simbola pod imenom DB9. Da bi na elektrinoj emi

imao istu orijentaciju kao i na skici, u toku postavljanja je prevrnut du x- i y- ose (lik u ogledalu), slika 1.14.

Slika 1.14. Postavljanje konektora Postavljanje otpornika

Od tri simbola za otpornik koji postoje u uitanoj biblioteci, odabran je tip koji ima oznaku RES2. U jednoj operaciji kopiranja postavljene su dve komponente jedna za drugom.

Slika 1.15. Postavljanje otpornika


11

Postavljanje podnoja za IC kolo U Editoru PCB biblioteka postoji futprint (odnosno otisak komponente na PCB-u) za 18-to pinska IC kola (DIP

18) ali u Editoru Biblioteka Simbola nema simbola za odgovarajue prazno podnoje. Zato je ovde izveden mali trik da bi se izbeglo pravljenje nove komponente. Iskoriena je injenica da raunar simbole i odgovarajue futprinte povezuje samo preko brojeva koji su pridrueni pinu (simbol komponente) odnosno padu (fotprint komponente). To omoguava da umesto komponente sa simbolom podnoja iskoristimo bilo koju komponentu sa 18 izvoda (u ovom sluaju to je konektor sa oznakom CON18, kao to je prikazano na slici 1.16).

Slika 1.16. Postavljanje 18-to pinskog konektora Postavljanje prikljuka za napajanje

Prikljuak za napajanje se postavlja na isti nain kao i prethodne komponente. Kao to se vidi na slici 1.17, u ovu svrhu je iskorien element pod nazivom CON2.

Slika 1.17. Postavljanje prikljuka za napajanje Postavljanje simbola portova za napajanje

Iako nisu obavezni deo eme, portovi za napajanje se veoma esto koriste zato to znatno doprinose preglednosti dokumenta. Oni oznaavaju meusobno udaljene take u kolu koje su elektrino povezane (na istom potencijalu). U ovom primeru to su Power Port: VCC i GND. Kada odaberete odgovarajuu ikonu u Wiring Toolbar-u, pre nego to postavite Power Port, kliknite na taster Tab na tastaturi kako biste portu dodelili ime i atribute koji odreuju njegov izgled. Pri postavljanju, portove, isto kao i ostale komponente, moete rotirati pomou tastera Space. Mi emo kao simbol za VCC koristiti krui (Circle), a kao simbol za GND liniju (Bar).


12

Slika 1.18. Postavljanje simbola portova za napajanje Korak 7 Crtanje veza

Povezivanje se vri alatom Place Wire iz palete sa alatima Wiring Tools. Kada kliknete na ovu ikonu, kursor e promeniti oblik u krsti to znai da moete poeti sa oiavanjem.

Postavite kursor u polaznu taku i kliknite levim tasterom mia. Time ete zapoeti postavljanje jedne elektrine veze. Kada elite da promenite smer kretanja, ponovo kliknite na isti taster da biste polomili liniju. Kada na ovaj nain postavite i poslednji segment jedne veze, kliknite na desni taster da biste je prekinuli. Posle ovoga, alat za oiavanje je i dalje aktivan tako da moete da nastavite sa povezivanjem drugih komponenata. Ako elite da prekinete proces elektrinog povezivanja komponenti skliknite jo jednom na desni taster mia.

Prilikom povezivanja komponente icom program sam signalizira korisniku gde je topli kraj pina simbola komponente odnosno gde e se povezivanjem komponente i ice napraviti elektrini kontakt. U tom sluaju prevlaenjem ice preko pina simbola pojavljuje se krug u centru kursora. U tom trenutku zavravate postavljanje ice.

Slika 1.19. Crtanje veza U toku postavljanja veze

Ako u toku povlaenja veze pritisnete taster Delete na tastaturi, bie obrisan poslednji pravolinijski segment. Pritiskom na taster Spacebar moete da promenite nain postavljanja veze. Ima ih nekoliko i najbolje je da

sami odaberete onaj koji vam odgovara.


13

Izmene na postavljenoj vezi (editovanje) Kliknite na elektrinu vezu da biste je oznaili. Na vezi e se pojaviti markeri koji oznaavaju poetak, kraj i

mesta u kojima veza menja pravac. Kliknite na neki od njih i odvucite ga na novu poziciju da bi vezi promenili oblik. Kliknite na taster Delete na tastaturi da bi obrisali celu vezu. Postavite kursor na slobodnu povrinu pored veze i kliknite levim tasterom mia da bi uklonili markere i/ili

potvrdili eventualne izmene oblika.

Korak 8 Oznaavanje komponenata Povezivanjem postavljenih komponenti dobiete elektrinu emu, slika 1.20. Da biste na osnovu elektrine eme

mogli da projektujete PCB, potrebno je, jo u stadijumu crtanja eme vaeg projekta, uneti sve podatke neophodne za: generisanje PCBa (to su futprintovi odnosno otisci komponenti na PCB-u - AXIAL0.4, RAD0.1...), kupovinu komponenti (tip komponente ili njenu vrednost - 1k, BC103, OP741,...), preglednost eme (redni broj tog tipa komponenti i sl. - R1, R2, C1, Q1...)

Drugim reima potrebno je definisati atribute svih komponenti. U praksi, prilikom oznaavanja komponenti koristi se komanda Annotate (Tools Annotate). U ovom sluaju, kako se radi o svega 5 komponenti sve atribute unesite sami.

Kliknite dvaput levim tasterom mia na neku komponentu i popunite polja: Footprint (kuite) Designator (oznaka sa rednim brojem) Part Type (vrednost)

Ovaj postupak ponovite za sve komponente, koristei podatke iz tabele 1.

Slika 1.20. Menjanje atributa komponenti na gotovoj emi Upisivanje atributa

Komponente se najee ne postavljaju iz originalnih biblioteka ve se prethodno iskopiraju u posebnu biblioteku. U toj VAOJ biblioteci simbola se nalaze najee koriene komponente, koje se tu pripreme za upotrebu (upiu potencijalni futprintovi komponente i njena oznaka) i tek tada koriste. Stoga te komponente ve prilikom postavljanja u emu imaju upisane obavezne atribute i preostaje vam samo da ih numeriete komandom Annotate.

PCB Editor razlikuje komponente na osnovu kuita (Footprint) i oznake (Designator). Zbog toga upisivanje vrednosti komponente u rubriku Part Type nije obavezno.

Komponenta Simbol Biblioteka simbola

Designator (oznaka)

Part Type (vrednost)

Footprint (kuite)

Biblioteka futprinta

Otpornik 1 RES2 Miscellaneous Devices.lib R1 2K2 AXIAL0.4 PCB

Footprints.lib

Otpornik 2 RES2 Miscellaneous Devices.lib R2 22K AXIAL0.4 PCB

Footprints.lib

Konektor DB9 Miscellaneous Devices.lib K1 - DB9FL D Type

Connectors.lib

Podnoje CON18 Miscellaneous Devices.lib IC - DIP18 PCB

Footprints.lib

Napajanje CON2 Miscellaneous Devices.lib PWR 5V RAD0.1 PCB

Footprints.lib Tabela 1. Koriene komponente i njihovi atributi


14

Smisao naziva pojedinih futprintova Pre svega, da kaemo par rei o jedinicama mere koje se koriste u Protelu. To su milimetri i mili (milsi). ta je

mil? To je skraenica za mili inch odnosno hiljaditi deo ina. 1 in = 1000 mil = 25,4 mm 100 mil = 2,54 mm 300 mil = 7,62 mm Zato uopte uvodimo nove jedinice kada nam je prirodno da raunamo sve u milimetrima? Zato to je

udaljenost noica svih standardnih komponenti data u umnocima mila a ne umnocima milimetara.Drugim reima udaljenost padova (lemnog mesta komponente) u futprintu komponente se izraavaju u milima. Razlog za to je sledei. Poetni razvoj integrisanih elektronskih kola se odigrao u SAD-u gde su ini, stope, milje i sl. nasleeni sistem jedinica. U momentu kada su postavljani standardi, narodi koji koriste taj sistem jedinica su na njih imali kljuni uticaj.

Tipini fotprintovi se nalaze u biblioteci PCB Fooprints.lib koja se nalazi u bazi podataka Advpcb.ddb. Njena tana lokacija je:

C(iliD):\Program Files\Design Explorer 99SE\Library\Pcb\Generic Footprints\Advpcb.ddb Opcijom File Open otvorite Advpcb.ddb bazu podataka. Radni prostor Protela nakon otvaranja Advpcb.ddb je

prikazan na slici 1.21. Otvorili smo PCB biblioteku to se moe videti u nazivu Kontrol Panela aktiviranog programa (Browse PCBLIB).

Slika 1.21. Radna povrina biblioteke futprintova U ovom sluaju Kontrol Panel prikazuje sve futprintove koji se nalaze u toj biblioteci (strelice

i vertikalna skrol linija omoguavaju etanje kroz biblioteku futprintova). Polje Mask omoguava, ukoliko znate deo naziva futprinta, upotrebom doker znakova * (zamenjuje vie simbola) i ? (zamenjuje jedan simbol) bri pronalazak eljenog futprinta. Dodatne opcije koje se nalaze u Kontrol Panelu PCB biblioteke su: promena imena futprinta (Rename), uklanjanje futprinta iz biblioteke (Remove), dodavanje futprinta u biblioteku (Add), postavljanje futprinta u neki PCB dokument (Place), lokalna izmena padova futprinta (Edit i Jump) i automatsko unoenje tih izmena u trenutno otvorenom PCB dokumentu (UpdatePCB).

U glavnom prozoru trenutno je prikazana selektovana komponenta, 96CON. Futprint otpornika AXIAL0.4

Ukoliko u polje Mask upiete AXIAL0.4 (voditi rauna o velikim i malim slovima u Protelu!!!) u listi komponenti e se nai samo taj futprint. Duplim klikom na naziv AXIAL0.4 se dobija slika ovog futprinta u glavnom prozoru. Ovaj futprint se najee koristi kao futprint otpornika. Deo naziva AXIAL pokazuje da je otpornik montiran aksijalno na tampanu plou odnosno da je telo komponente paralelno sa ploom. Broj u nazivu nam daje do znanja da je udaljenost izmeu lemnih taaka (padova) 400 mil. Ako izmerite udaljenost izmeu noica standardnog otpornika (1/4W) primetiete da su to vrednosti udaljenosti izmeu padova futpinta otpornika odnosno 400 mil. Standardnom otporniku takoe odgovara i AXIAL0.3 futprint ali je pri tom noice otpornika potrebno saviti odmah nakon izlaska noica iz tela otpornika podvrgavajui ih tako velikom mehanikom naprezanju. Ovaj futprint otpornika koristite u sluaju da ne planirate da otpornik odlemljujete i pomerate a elite smanjiti povrinu PCBa.

Pretraga


15

Slika 1.22.Aksijalni nain montiranja otpornika Slika 1.23. Futprint AXIAL0.4 Bitno je pomenuti da su padovi futprinta komponente nacrtani u Multilejeru (MultiLayer), sloju sive boje koji

povezuje sve slojeve PCBa. Padu je mogue promeniti (slika1.25): oblik (Shape-Round, Rectangle, Octagonal), dimenzije (X- i Y-size), veliinu rupe za noicu komponente (Hole Size, rupa je na slici prikazana kao svetlo plavi krug unutar sivog prstena), lokaciju (X-Location, Y-Location). Bitno je primetiti da je u TopOverlay sloju (utim) nacrtan oblik komponente koja treba da se zalemi izmeu dva pada. Ukoliko tehnologija izrade PCB-a omogui tampanje Top Overlay sloja korisniku je omogueno da vidi gde komponenta treba da se zalemi kao i da uoi koji je prostor zauzet od strane otpornika (3D).

Futprint napajanja RAD0.1 Za razliku od aksijalnog, postoji i radijalni nain postavljanja otpornika, to je rei sluaj, ali se koristi onda

kada, zbog ogranienog prostora, moramo komponente gue spakovati na tampanu plou.

Slika 1.24a) otpornik b) konektor c) futprint U naem sluaju, ne radi se o uspravno postavljenom otporniku, slika 1.24a, ve o konektoru, slika 1.24b koji po

defaultu ima futprint sa oznakom RAD0.1, slika 1.24c. Futprint 18 pinskog podnoja DIP18

Veliki broj integrisanih kola koristi futprint sa oznakom DIPx (Dual In-line Package), gde x oznaava broj pinova, to moe biti 4, 6, 8, 14, pa i preko 40. Ono to treba znati je na koji nain su rasporeeni pinovi kod komponenti u DIP kuitu.

Slika 1.24. Atributi Pad-a Slika 1.25 Pinovi kuita DIP18 Slika 1.26. Futprint DIP18

Na integrisanom kolu sa DIP kuitem postoji polukruni leb koji nam pomae da ga pravilno orijentiemo, slika 1.25. Bez obzira na broj pinova na kuitu, kada ga orijentiemo kao na slici, pin 1 je u gornjem levom uglu a


16

ostali su rasporeeni u smeru suprotnom od kretanja kazaljke na satu (counter-clockwise). U Protelu, kod DIPx futprinta, pin 1 je obeleen pravougaonim padom, slika 1.26.

Futprint serijskog konektora DB9FL Slika 1.27. prikazuje futprint za enski serijski konektor DB9.

Slika 1.27 Futprint DB9FL Slika 1.28. Kreiranje Net liste Korak 9 Kreiranje Net liste

Elektrina ema je gotova i sada na osnovu nje treba napraviti plou sa tampanim vezama u PCB Editoru. Prvi korak u ovom poslu je kreiranje Net liste. To je poseban tekstualni dokument koji se formira na osnovu informacija unetih prilikom crtanja eme u ematik Editoru. Te informacije, neophodne za generisanje PCB-a, su sledee:

koji su futprintovi svake komponente i oznaka komponente (jer PCB Editoru nita ne znai simbol komponente niti njena vrednost),

kako su komponente meusobno povezane. Odaberite: Design Create Netlist

Ako su u dijalog boksu koji se pojavljuje odabrane opcije kao na slici 1.28, potvrdite odluku sa OK i Net lista e se automatski pojaviti kao novi dokument u sastavu projekta. Ovo je istovremeno i poslednje to je potrebno uraditi u ematik Editoru. Zatvorite ga da bi radni prostor bio uredniji.

1.1.2. IZRADA PCB-a ZA PIC PROGRAMATOR Korak 1- Kreiranje novog dokumenta u PCB Editoru

Do sada smo se bavili crtanjem eme PIC programatora u ematik Editoru (SHEMA.sch). Iz tog virtuelnog (ematskog) sveta neophodno je prei u svet fizike predstave PIC programatora tj. PCB svet. Kako u istom fajlu nije mogue imati obe predstave vaeg projekta (ematik i PCB) neophodno je otvoriti novi dokument ali sada u PCB Editoru. Da biste napravili novi PCB dokument odaberite: File New PCB Document.

Slika 1.29. Kreiranje novog PCB dokumenta Slika 1.30. Preimenovanje novog dokumentaKao i u prethodnom sluaju, novom dokumentu dodelite neko prepoznatljivo ime (npr. PLOCICA) i zatim dva

puta kliknite na ikonu da bi se u glavnom prozoru pojavila prazna radna povrina. Ukoliko se PCB dokument otvorio odmah nakon pokrenute naredbe, promena njegovog imena je mogua nakon zatvaranja dokumenta (na ikonici PCB dokumenta pomou desnog tastera na miu i opcije Rename promenite ime eljenog PCB dokumenta).

Korak 2. Uitavanje potrebnih biblioteka futprintova


17

Radna povrina u PCB Editoru je prazna i spremna za unos podataka koji se nalaze u Net listi (mostu izmeu Schematic Editora i PCB Editora). Da bi prilikom uitavanja Net liste u PCB dokument sve prolo bez greke (All Macros Validated, odnosno da bi PCB Editor pronaao futprintove) neophodno je prije njenog uitavanja u PCB uiniti dostupnim sve biblioteke u kojima se nalaze futprintovi komponenti. Drugim reima, biblioteke od interesa se moraju nai na listi Libraries u Browse PCB prozoru (Kontrol panelu). Ukoliko ovaj uslov nije ispunjen, kliknite na taster Add/Remove i potom dodajte potrebne biblioteke (slika 1.32). U sluaju PIC programatora, korieni su futprintovi iz dve biblioteke:

PCB Footprints.lib (...\Pcb\GenericFootprints\Advpcb.ddb) D Type Connectors.lib (...\Pcb\Connectors)

Slika 1.31. Prazna radna povrina PCB editora Slika 1.32. Uitavanje potrebnih bibliotekaDrugi nain za uitavanje potrebnih biblioteka je komandom Design Add/Remove Library.

Korak 3 - Uitavanje Net liste Na redu je unos Net liste sa podacima bitnim za fiziku predstavu ureaja (meusobne veze izmeu

komponenti kao i njihovi futprintovi). Odaberite: Design Load Nets. Tasterom Browse oznaite Net listu (SHEMA.NET) i unesite je u rubriku Netlist File.

Slika 1.33. Uitavanje Net liste Izvetaj o statusu koji se pritom pojavljuje kljuan je za nastavak rada:

Ako Error kolona nije prazna: proitajte uzrok greke, kliknite na taster Cancel, ispravite greku na emi i ponovite postupak (ne zaboravite da napravite novu Net listu).

Prazna Error kolona i poruka All macros validated su siguran znak da ste na dobrom putu i da moete da nastavite sa radom. Kliknite na taster Execute. Nakon uitavanja Net liste, program e po radnoj povrini na samo rasporediti futprintove (odnosno otiske

komponenti na PCB-u) svih komponenti koje su koriene u emi ve e i rastegljivim linijama oznaiti njihove meusobne elektrine veze.


18

Korak 4 Razmetanje komponenata i priprema za rutiranje Slika u glavnom prozoru je elektrina ema ureaja u kojoj su simboli komponenata zamenjeni njihovim

futprintovima, slika 1.35. Va zadatak je da ih rasporedite po povrini budue tampane ploe i da odredite pravila za njihovo povezivanje (rutiranje):

Podeavanje okruenja Podesite radno okruenje, odnosno opcije kojima odreujete ta e biti prikazano na ekranu i kako e se program

ponaati u toku razmetanja objekata. Izaberite opciju ToolsLibrary Options. Automatski se otvara prozor prikazan na slici 1.34. U kartici Options je mogue podesiti:

tip grida (Visible Kind=Lines, Dots), merne jedinice u kojima vam program saoptava neke od informacija (Measurement Unit=Imperial, Metric), minimalno pomeranje komponenti du x- i y- ose (ComponentX, Component Y) minimalano pomeranje kursora tokom pomeranja i menjanja objekata i provodnih linija du x- i y-ose (Snap X,

Snap Y), selektovanje i definisanje veliine Electrical Grida omoguava postavljanje dodatne (elektrine) mree koja e

omoguiti elektrino povezivanje komponenti iji se pinovi ne nalaze na glavnoj mrei.

Promenite vrednosti Snap X, Snap Y, ComponentX, ComponentY sa 20mila na10mila.

Odaberite karticu Layers u prozoru Document Options, slika 1.34. U ovoj kartici se podeava: vidljivost pojedinih slojeva (Signal Layers, Silkscreen, Other), vidljivost sloja koji automatski, tokom rada, prikazuje greku dizajniranja (DesignRuleCheck Errors), vidljivost veza pojedinih komponenti (Connections), vidljivost rupa na padovima i vijama. U ovoj kartici se podeava rezolucija vidljivih mrea 1 i 2 (Visible Grid1, Visible Grid 2).

Promenite vrednost Visible Grid 1 sa 20mil na 100mil. Sa OK potvrdite promenu podataka.

Slika 1.34. Podeavanje opcija Razmetanje komponenata

Ne postoji neko posebno pravilo vezano za raspored osim to je potrebno paziti da se veze to manje ukrtaju. U konkretnom sluaju, konektor K1 mora da se nalazi na ivici PCB-a da bi mu se omoguio pristup. Da biste pomerili komponentu odaberite:

Edit Move Component (ili je jednostavno prevucite). U toku premetanja, tasterima Spacebar, x i y moete komponentu da rotirate ili da je preslikate u odnosu na x ili

y osu.

Pravila za rutiranje Kako je ureaj veoma jednostavan i nema ogranienja u dimenzijama koje moe da nametne upotreba kuita

(kutije), uradiemo ga u tehnici jednoslojne tampe sa relativno irokim bakarnim vezama (30 mil). U dijalogu: DesignRules na kartici Routing podesite sledee opcije: Width Constraint = 30 mil (irina elektrine veze na PCB-u), Routing Layers Top Layer = Not Used (za povezivanje komponenti se ne koristi gornji bakarni sloj ve

samo donji bakarni Bottom Layer sloj).


19

Postavljanje granine linije Nakon to ste razmestili komponente i podesili pravila za njihovo povezivanje definiite oblast u kojoj e Protel

umesto vas pokuati povezati komponente. U KeepOutLayeru postavite graninu liniju. Kliknite na tab u dnu ekrana da biste odabrali KeepOutLayer .

Alatom za crtanje linija definiite povrinu proizvoljnog oblika koja obuhvata sve komponente, to je vidljivo kao ljubiasta boja na slici 1.36.

Slika 1.35. Nerasporeeni futprintovi Slika 1.36. Iscrtavanje granine linije Korak 5 - Rutiranje

Va projekat je sada spreman za proces generisanja elektrinih veza izmeu futprintova tzv. rutiranja. Odaberite: Auto Route All. U dijalogu koji se pojavljuje kliknite na taster Route All i saekajte da program uradi svoj deo posla.

Slika 1.37. Rutiranje pomou Autorutera Program uglavnom reava problem sa 100% uspeha ve u prvom pokuaju ali ako iz nekog razloga niste

zadovoljni izgledom PCB-a, pokuajte ponovo. Odaberite:

Tools Un-Route All (uklanjanje svih pethodno postavljenih bakarnih veza) Pomerite komponente koje su nezgodno postavljene Ponovite rutiranje opcijom : Auto Route All

Korak 6 Doterivanje izgleda PCB-a


20

Na kraju, kada budete zadovoljni rezultatom, moete da izvedete nekoliko zahvata iz estetske hirurgije i da doradite sitne detalje na Trekovima (bakarnim linijama koje povezuju futprintove komponenti). U tu svrhu iskoristite komande Edit menija:

Move Move Move Drag Move Break Track Move Drag Track End

Slika 1.38. Jedno od moguih krajnjih reenja Va prvi projekat je gotov. Naredni korak bi bio njegova realizacija u praksi. To podrazumeva izradu tampane

ploe u domaoj radinosti ili slanje projekta firmi koja se profesionalno bavi izradom tampanih ploa.


21

VEBA 2 Beini mikrofon Prilikom izrade PIC programatora napravili smo folder E(ili F):\Projekti u kome emo sauvati sve to je vezano

za na rad u Protelu. Sledei korak je otvaranje nove baze podataka odnosno novog Protel projekta. 1.2.1. IZRADA ELEKTRINE EME ZA BEINI MIKROFON

Korak 1 Kreiranje novog projekta Kliknite na: File New Design. Podesite sledee opcije, kao na slici 1.39:

Design Storage Type: MS Access Database Database File Name: fm mikrofon Database location: E (iliF):\Projekti

Slika 1.39. Kreiranje novog projekta Slika 1.40. Kreiranje novog ematik dokumentaKorak 2 - Kreiranje novog dokumenta u ematik Editoru

U okviru ovog projekta otvorite fajl u kome e biti nacrtana ema (slika 1.40). Kliknite na: File New Schematic Document.

Novom fajlu dodelite ime (npr. SHEMA) a zatim dvaput kliknite na njegovu ikonu. U desnoj polovini ekrana je sada prazna radna povrina. Zumirajte je nekoliko puta pomou tastera Page Up dok se u krupnom planu ne pojavi pomona mrea.

Slika 1.41. Prazna radna povrina ematik Editora Korak 3 - Uitavanje potrebnih biblioteka

Kliknite na karticu (Tab) Browse Sch da biste prikazali Kontrol Panel. U njemu uitajte potrebne biblioteke simbola (Add/Remove...). Simboli svih komponenti osim LM358 se nalaze u C (ili D):\Program Files\Design Explorer 99SE\Library\Sch\Miscellaneous Devices.ddb. Potrebne simbole komponente ete lako pronai u selektovanoj biblioteci korienjem opcije Filter. U pretragu su ukljueni doker znaci (*,?) i poetna slova naziva komponente na engleskom jeziku. Za mikrofon, engleski microphone, simbol emo pronai nakon to u Filter polje ukucamo mic*, slika 1.42(a). Imamo dva pogotka: microphone 1 i microphone 2. Izabrali smo za crtanje u ovoj emi npr. microphone2. U sluaju integrisanog kola LM358 (http://www.ortodoxism.ro/datasheets2/2/0474fapydds5e61p5h10ggyt1hky.pdf) situacija je neto sloenija, slika 1.42(b). Iako se u ve pomenutoj biblioteci simbola (Miscellaneous Devices.lib) nalazi simbol za jedan operacioni pojaava (Part1/1) on nam ne odgovara jer je LM358 integrisano kolo u ijem se kuitu nalaze dva operaciona pojaavaa tj. dva operaciona pojaavaa imaju JEDAN LM358 futprint. Zbog toga je potrebno opcijom Find pronai biblioteku u kojoj se nalazi LM358, slika 1.42(c). Od pronaenih biblioteka odaberite i dodajte na spisak bazu podataka Protel DOS Schematic Libraries.ddb, slika 1.42(c). LM358 se nalazi u njenoj Protel DOS Schematic Operational Amplifiers.lib biblioteci. Selektujte je. U polje Filter upiite LM358, slika 1.42(d). Na ovaj


22

nain ste pronali integrisano kolo LM358 koje u svom sastavu ima dva operaciona pojaavaa (Part1/2 i Part2/2). Strelicama Part proetajte se kroz LM358 integrisano kolo, slika 1.43. Ukoliko uporedite oznake pinova LM358 u datasheet-u, slika 1.42(b), i oznake pinova LM358 iz Protelove biblioteke, slika 1.43, uoiete slaganje oznaka i brojeva pinova integrisanog kola. Napajanje i masa (VCC i GND) se u emi dovode samo na prvi operacioni pojaava (Part 1/2) jer drugi operacioni pojaava (Part 2/2) koji se nalazi u istom kuitu ima sa prvim OP zajedniko napajanje i masu.

(b) Raspored pinova kod LM358

(a) Naena komponenta MICROPHONE2

(c) Traenje komponente LM358

(d) Naena komponenta LM358

Slika 1.42.

Slika 1.43. U kuitu komponente LM358 nalaze se dva operaciona pojaavaa Korak 4 Crtanje eme


23

Koristei komponente iz Kontrol panela i potrebne alate ematik Editora nacrtajte emu. Nazivi simbola pojedinih komponenti kao i naziv biblioteke u kojoj se nalaze su vidljivi u Tabeli 2. U Tabeli 3 su date akcije koje je potrebno primeniti prilikom crtanja eme.

Slika 1.44. Elektrina ema beinog mikrofona Tabela 2. Koriene komponente i njihovi atributi

Komponenta Simbol Biblioteka simbola Designator (oznaka) PartType (vrednost)

Footprint (kuite)

Biblioteka futprinta

Otpornik 1, 2, 3, 4 RES2

Miscellaneous Devices.lib R1, R2, R3, R4 4K7 AXIAL0.4

PCB Footprints.lib

Otpornik 5 RES2 Miscellaneous Devices.lib R5 150K AXIAL0.4 PCB

Footprints.lib

Otpornik 6 RES2 Miscellaneous Devices.lib R6 220 AXIAL0.4 PCB

Footprints.lib

Otpornik 7 RES2 Miscellaneous Devices.lib R7 3K9 AXIAL0.4 PCB

Footprints.lib

Otpornik 8 RES2 Miscellaneous Devices.lib R8 100 AXIAL0.4 PCB

Footprints.lib Kondenzator elektrolitski 1 ELECTRO2

Miscellaneous Devices.lib C1 22u RB.1/.2 Otisak.lib

Kondenzator 2, 3 CAP

Miscellaneous Devices.lib C2, C3 10n RAD0.2

PCB Footprints.lib

Kondenzator 4, 5, 6 CAP

Miscellaneous Devices.lib C4, C5, C6 1n RAD0.4C Otisak.lib

Kondenzator elektrolitski 7 ELECTRO2

Miscellaneous Devices.lib C7 4u7 RB.1/.2 Otisak.lib

Kondenzator 8 CAP Miscellaneous Devices.lib C8 33p RAD0.2 PCB

Footprints.lib

Kondenzator 9 CAPVAR Miscellaneous Devices.lib C9 5-60p VARC Otisak.lib

Baterija BATTERY Miscellaneous Devices.lib BT1 9V RAD0.1 PCB

Footprints.lib

Mikrofon MICRO-PHONE2 Miscellaneous

Devices.lib MK1 MIC EMIC Otisak.lib

Operacioni pojaava LM358

Protel DOS Schematic

Operational Amplifiers.lib

IC1 LM358 DIP8 PCB Footprints.lib

NPN tranzistor NPN Simbol.lib T1 BC108 TO-18 PCB Footprints.lib

Prigunica INDUCTOR Miscellaneous Devices.lib L1 L400 L400 Otisak.lib

Antena ANTENNA Miscellaneous Devices.lib A1 ANTENA PAD Otisak.lib


24

Tabela 3. Operacije nad komponentama u toku crtanja eme Slika 1.45. Numerisanje komponenata

Korak 5 Numerisanje komponenata Ako ste zavrili sa crtanjem, na redu je numerisanje komponenata. Najlaki i najsigurniji nain da to izvedete

pomou komande Annotate: Tools Annotate (All parts), slika 1.45. Korak 6 Dodela futprintova komponentama

U ematik Editoru morate pripremiti sve informacije neophodne tokom pravljenje PCBa. Jedan od obaveznih atributa komponente je futprint komponente. Izgled futprinta je u direktnoj vezi sa fizikim 3D izgledom komponente (ija projekcija odgovara crteu u Top Overlay sloju) i rastojanjem noica komponente (to odgovara rastojanju pinova futprinta). Od komponenti potrebnih za realizaciju ovog projekta do sada smo se susreli samo sa standardnim otpornicima (AXIAL0.3, AXIAL0.4). Nove komponente su elektrolitski kondenzatori, promenljivi kondenzatori (varaktori), obini kondenzatori, mikrofon, antena, LM358, BC108 i kalem. Neophodno je sagledati fizike dimenzije komponenti jer jedino na osnovu njihovih dimenzija moemo videti kako bi trebao da izgleda futprint odgovarajue komponente.

BC108 (http://www.ic-on-line.cn/IOL_bc108/PdfView/1032796.htm) Na osnovu datasheet-a npn tranzistora BC108 dobijene su osnovne informacije o fizikim dimenzijama

komponente, broju i znaenju svakog pada futprinta, slika 1.46. Proizvoa je naveo da je kuite komponente TO-18.

(a) Realan izgled

(b) Simbol

(c) Pogled odozdo

(d) Futprint (e) Pogled odozgo

(f) Fizike dimenzije

Slika 1.46. Tranzistor BC108

OPERACIJA: PRIMENJENO NA KOMPONENTU: KORIENO: Simetrino

preslikavanje du x-ose (lik u ogledalu)

MIC Taster x u toku premetanja Simetrino

preslikavanje du y-ose (lik u ogledalu)

LM358 Taster y u toku premetanja

Rotacija za 90 stepeni ... Taster Spacebar u toku premetanja Promena elemenata u

okviru jedne komponente

LM358 Edit

Increment Part Number

1

2

3


25

Na raspolaganju nam je velik broj Protelovih biblioteka futprintova ali je za nas najinteresantnija biblioteka standarnih futprintova Fooprints.lib koja se nalazi u bazi podataka Advpcb.ddb na lokaciji

C(iliD):\Program Files\Design Explorer 99SE\Library\Pcb\Generic Footprints\Advpcb.ddb. Otvorite ovu bazu podataka opcijom FileOpen Podesite izgled okruenja u Editoru PCB Biblioteka tako to ete izabrati opciju ToolsLibrary Options. Promenite vrednosti Snap X, Snap Y, ComponentX, ComponentY sa 20mila na10mila. Promenite vrednost Visible Grid 1 sa 20mila na 100mila. Sa OK potvrdite promenu podataka.

Potrebno je proveriti da li se u PCB Footprints.lib nalazi ovaj futprint (opcijom Mask). Izgled pronaenog futprinta TO-18 je prikazan na slici 1.46(d). Bitno je naglasiti da je proizoa dao dimenzije komponente gledano odozdo i bono dok futprint predstavlja pogled na komponentu odozgo. Neophodno je predstavu komponente koju je dao proizvoa, slika 1.46(c), transformisati u oblik pogodan za futprint, slika 1.46(e). Uporeivanjem futprinta i transformisanog tlocrta komponente uoavamo da su brojane oznake na istim mestima, da je oblik isti, da je udaljenost padova ista (padovi su na krunici prenika 100mila=2.54mm=a), da je obim komponente izmeu vrednosti za D i D1 isti. Jedina korekcija bi mogla biti veliina rupe na padu (veliina b=0.47mm u tablici) ija je vrednost 0.762mm. Razlika je procentualno velika ali kako je potrebna vea rupa od prenika noice da bi se komponenta bez oteenja postavila na odgovarajue mesto na PCBu moemo je prihvatiti.

Proveravamo da li je ekvivalencija izmeu simbola i futprinta zadovoljena. Na osnovu podataka koje je dao proizvoa vidite kako su oznaeni pojedini padovi futprinta kao i koji je pad emitera (1), kolektora (3) i baze (2).

Potrebno je proveriti da li se oznake na TO-18 slau sa podacima koje je dao proizvoa. Sa slike 1.46(d) i 1.46(e) se vidi da su oznake padova identine.

Sledei korak je provera simbola komponente odnosno da li su na simbolu NPN tranzistora iste oznake kao na slici 1.46(b). Da bi to proverili moramo da se vratimo na emu projekta na kojoj ete duplim klikom na simbol NPN tranzistora otvoriti prozor sa atributima komponente, slika 1.47(a). Selektujte opciju Hidden Pins. Sa OK protvrdite promenu. Na simbolu komponente su se pojavile oznake pinova. Vidite da je broj koji odgovara bazi 1, emiteru 3 a kolektoru 2. IMAMO PROBLEM. Ukoliko ostavimo simbol ovakav kakav jeste kolo sigurno nee raditi jer e pobuda umesto na bazu biti povezana na emiter. MORAMO izmeniti oznake na simbolu. Zato ne na futprintu? Generalno izmena moe da se uradi i na TO-18 ali ne u Protelovoj biblioteci. Taktiki bilo bi pametnije izmeniti simbol iz prostog razloga to su oznake TO-18 standard koji koristi ogroman broj proizvoaa komponenti. Simbol NPN tranzistora ne moemo izmeniti na licu mesta, u emi, ve u biblioteci simbola komponenti. Pitanje je da li je zgodno menjati simbol u optoj Protelovoj biblioteci (Miscellaneous Devices.lib) ili je bolje napraviti svoju linu biblioteku najee korienih simbola. Plan je sledei: otvoriti biblioteku simbola, iskopirati odgovarajui simbol a zatim ga korigovati u skladu sa podacima dobijenim od proizvoaa i izgleda upotrebljenog futprinta.

(a) Atributi (b) Simbol (c) Izmena pinova Slika 1.47. BC 108 u Protelu

Odaberite opciju File New Design. Nova baza podataka se nalazi u folderu D(iliE):\Projekti pod nazivom Biblioteka.ddb. Opcijom File New sa spiska moguih tipova dokumenata odaberite Schematic Library Document. Dodelite ime biblioteci simbola npr. Simbol.lib. Otvorite Kontrol Panel (Browse SchLib). Na spisku komponenti u biblioteci simbola se nalazi Component_1 odnosno prazan list u biblioteci simbola. Za poetak iskopiraemo simbol NPN tranzistora iz Miscellaneous Devices.lib u Simbol.lib. Da bi to uradili potrebno je da obe biblioteke budu otvorene.


26

Otvorite C(iliD):\Program Files\Design Explorer 99SE\Library\Sch\Miscellaneous Devices.ddb. U njenom Kontrol Panelu pronaite korienjem opcije Mask (npr.NPN*) simbol NPN tranzistora.U spisku komponenti selektujte NPN tranzistor (NPN, NPN DAR, NPN DIAC, NPN-PHOTO, NPN1). Desnim klikom na naziv NPN se otvara meni (Select all, Copy, Cut, Paste, Delete). Da bi iskopirali simbol NPN tranzistora odaberite naredbu Copy. Nakon toga iz Miscellaneous Devices.ddb biblioteke preite u Kontrol Panel novootvorene biblioteke Simbol.lib. U prostor Kontrol Panela u kome se nalazi spisak komponenti desnim klikom aktivirajte ve vieni meni. Odaberite opciju Paste kojom kopirani simbol NPN tranzistora ubacujete u spisak komponenti biblioteke Simbol.lib, slika 1.47(c).

Trenutak je za korekciju oznaka pinova simbola NPN tranzistora. U donjem delu prozora Kontrol Panela naziva Pins mogu se videti oznake pinova simbola (baza oznaena brojem 1, kolektor brojem 2 a emiter brojem 3). Direktnim klikom na bazu simbola tranzistora u glavnom prozoru ili B(1) u Pins delu prozora se otvara prozor Pin u kojem je potrebno izmeniti sadraj polja Number sa 1 na 2, slika 1.47(c). Istim postupkom promenite brojeve pinova kolektora (23) i emitera (31). Opcijom Update Schematic u Kontrol Panelu Simbol.lib se promena simbola direktno unosi u ematik koji je otvoren. Osim simbola NPN tranzistora ova biblioteka treba da sadri simbole komponenti koje najee koristite.

LM358 (http://www.ortodoxism.ro/datasheets2/2/0474fapydds5e61p5h10ggyt1hky.pdf) Izgled kuita integrisanog kola LM358 kao i njegove osnovne dimenzije su date na slici 1.48. Na osnovu

tabelarno datih podataka i ematskog prikaza kuita moe se videti: da su maksimalne dimenzije tela kuita 400mila*260mila (Amax*Bmax=0.400inch *0.260inch) da kuite ima 8 noica meusobne udaljenosti 100mila i 300mila (G=0.1inch i L=0.3inch), maksimalne irine

noice 20mila (Dmax=0.02inch> Jmax=0.012inch).

Slika 1.48. LM358 i njegove fizike dimenzije Preite u Kontrol Panel editora PCB biblioteka (BrowsePCBLIB) PCB Footprints.lib. U polje Mask unesite

DIP*. U spisku DIP* futprintova pronaite futprint DIP8, slika 1.49. Kuite iji je futprint DIP8 ima 8 noica kao i kuite LM358. Trenutno je vidljiva mrea 1 sa rastojanjem 100mil. Vidimo da je rastojanje padova futprinta (tj. noica komponente) 100 mil i 300mil. Do sada su sve dimenzije i brojevi odgovarali definiciji futprinta LM358. Problem nastaje kada pogledamo dimenzije oblika u TopOverlay sloju (uta zatvorena linija) koje su 400mil*200mil. Veliina od 200mil u sluaju LM358 kuita moe biti minimalno 240mil. Ova greka nije problematina jer je vaniji podatak o meusobnom poloaju padova (L=300inch i G=0.1inch, PRIMETITE da jedino ova dva parametra nemaju minimalnu i maksimalnu vrednost).

BITNO je naglasiti da je futprint predstava komponente u PCB Editoru dok je simbol predstava iste komponente u ematik Editoru. Kao rezultat, oznake na simbolu i futprintu moraju da budu identine, npr. ako je minus ulaz jednog operacionog pojaavaa (OP) oznaen brojem 2, slika 1.42(b) i slika 1.43, tada je broj 2 upisan na padu koji odgovara toj noici na futprintu, slika 1.49.

Slika 1.49. DIP8

Elektrolitski kondenzatori C1, C7 (22uF i 4u7F) Na slici 1.50. je prikazan izgled elektrolitskog kondenzatora. U sluaju komponente koju koristimo u ovoj vebi,

udaljenost izmeu prikljuaka komponente je 100mil dok je prenik osnove kuita 200mil. U standardnoj biblioteci PCB Footprints.lib oznake kuita kondenzatora poinju slovom r. U polju Mask Kontrol Panela ove biblioteke


27

upiite r*. Spisak futprintova je sledei: RAD0.1, RAD0.2, RAD0.3, RAD0.4, RB.2/.4, RB.4/.8, RB.5/1.0. Opcijom Tools Library Options podesite raster vidljivog grida 1 na 100mil. Pogledajte oblike ovih futprintova. Za poetak nas interesuje uta linija u TopOverlay sloju koja prikazuje oblik komponente vien odozgo. Gledajui samo oblik futprinta a ne njegove dimenzije (100mil, 200mil) vidite da kao potencijalni futprint naeg elektrolitskog kondenzatora ostaju RB.2/.4 (slika 1.50), RB.4/.8, RB.5/1.0. (pogled odozgo na nau komponentu je krug). U sluaju elektrolitskog kondenzatora nije svejedno kako je prikljuen u kolo. Na komponenti je uvek oznaen minus prikljuak kondenzatora (oznakom na kuitu i kraom noicom). Na futprintu je oznaen plus prikljuak komponente (uti plus). Pogledajte detaljnije dimenzije RB.2/.4 futprinta. Vidi se da su padovi udaljeni 200mil=0.2inch dok je prenik krunice 400mil=0.4inch. Pogledajte oznaku futprinta, njegov naziv daje osnovne informacije o dimenzijama futprinta. Takoe, u skladu sa ovom terminologijom futprint koji nama treba bi se zvao npr. RB.1/.2 ali ga u spisku nema. Mogli bismo npr. da u ovoj biblioteci napravimo taj futprint ali bi ipak bilo bolje da napravimo svoju biblioteku futprintova u Biblioteka.ddb. Plan je sledei: otvoriti biblioteku futprintova, iskopirati najsliniji futprint a zatim ga korigovati u skladu sa eljenim dimenzijama.

Slika 1.50. (a) Elektrolitski kondenzator 0.47uF/50V (b) futprint RB.2/.4 Opcijom File New sa spiska moguih tipova dokumenata odaberite PCB Library Document. Novi Dokument

nazovite npr. otisak.lib. Biblioteka futprintova koju ste upravo otvorili, na spisku futprintova u Kontrol Panelu, sadri futprint PCBKOMPONENT_1. Kada pogledate izgled ovog futprinta u glavnom prozoru uoavate da je povrina prazan list odnosno da ne sadri nijedan objekat. To je poetna prazna povrina papira za crtanje futprintova. Za sada PCBKOMPONENT_1 (dok je jedan jedini futprint) nije mogue obrisati. Meutim mogue je iskopirati ve gotov futprint iz neke druge biblioteke futprintova. U trenutku kopiranja potrebno je da su otvorene obe biblioteke (iz koje se kopira i u koju se kopira). U naem sluaju to su PCB Footprints.lib i otisak.lib jer emo kao polaznu taku za futprint elektrolitskog kondenzatora iskoristiti ve nacrtan RB.2/.4 iz PCB Footprints.lib. Otvorite Kontrol Panel u PCB Footprints.lib. Selektujte komponentu RB.2/.4 u spisku futprintova. Desnim klikom na selektovan futprint otvara se meni (New, Copy, Paste, Rename, Delete). Odaberite opciju Copy. Preite u Kontrol Panel biblioteke otisak.lib. Desnim klikom na prostor gdje bi trebao da se nalazi spisak komponenti u biblioteci ponovo otvorite ve vieni meni. Opcijom Paste u spisak ubacite RB.2/.4. Selektujte pad 1. Opcijom Drag&Drop (uhvati i prevuci) ga pomerite za 100mila ka padu 2 tako da je sada njihova meusobna udaljenost 100mila, slika 1.51(a). Duplim klikom na uti krug u TopOverlay sloju aktivirajte Arc prozor, slika 1.51(b). U polju Radius upiite 100mil (prenik = 200mila). Opcijom Drag&Drop oblikujte futprint elektrolitskog kondenzatora, slika 1.51(d). Desnim klikom na naziv RB.2/.4 u otisak.lib izmenite opcijom Rename naziv futprinta npr. u RB.1/.2. Selektujte PCBKOMPONENT_1. Desnim klikom odaberite opciju Delete. U spisku futprintova u biblioteci otisak.lib se nalazi samo RB.1/.2.

(a) Poinje se od futprinta RB.2/.4

(b) Podeavanje kruga

(c) Premetanje padova

(d) Rezultat je RB.1/.2

Slika 1.51. Prepravljanje futprinta RB.2/.4 u RB.1/.2


28

Kondenzator C4, C5, C6 (0.001uF=1nF) Na slici 1.52(a). je prikazan kondenzator vrednosti 1nF. Rastojanje izmeu noica komponente je 400mil.

Duina tela komponente je oko 700mil dok je irina komponente oko 250mil. U PCB Footprints.lib potraimo futprint koji bi odgovarao ovim zahtevima. U polju Mask Kontrol Panela pretraite ovu biblioteku sa r*. Spisak futprintova je sledei: RAD0.1, RAD0.2, RAD0.3, RAD0.4, RB.2/.4, RB.4/.8, RB.5/1.0. Pogledajte oblike ovih futprintova. Po obliku ali ne po dimenzijama najsliniji su RAD0.1, RAD0.2, RAD0.3, RAD0.4. Najpribliniji traenom futprintu kondenzatora je futprint RAD0.4, slika 1.52(b). Plan je sledei: u ve postojeu biblioteku futprintova otisak.lib iskopirati RAD0.4, korigovati izgled futprinta u skladu sa eljenim dimenzijama, promeniti mu ime u RAD0.4C.

Udaljenost padova je korektna (400mil) ali je oblik realne komponente vei (700mil*250mil u odnosu na 560mil*150mil). Objekte nacrtane u TopOverlay sloju korigovati uz pomo opcije EditChange (ili dupli klik na liniju koju elite promeniti) nakon koje se otvara prozor Track, slika 1.52(c). Izmenite duinu trake (koordinate poetne ili krajnje take ili koordinate obe take). Korekciju veliine linija moete izvesti opcijom EditMoveDrag Track End. Rezultat je prikazan na slici 1.52(d). (Prilikom razvlaenja linija je potrebano da rezlucija pomeranja kursora bude to je mogue manja. Zbog toga opcijom ToolsLibary Options podesite Grid opcije na 1mil). Opcijom Rename promeniti naziv futprinta u RAD0.4C.

(a) Fiziki izgled (b) Futprint RAD0.4 (c) Menjanje duine linija (d) Futprint RAD0.4C Slika 1.52. Kondenzator 1nF

Kondenzator C2, C3, C8 (0.01uF=10nF i 33p) Na slici 1.53(a). je prikazan kondenzator vrednosti 10nF.Udaljenost izmeu noica je 200mila. Debljina kuita

ne prelazi 100mila. Plan je sledei: otvoriti standardnu biblioteku futprintova, pronai isti ili slian futprint. Ukoliko je potrebno korigovati ga nakon kopiranja u biblioteku otisak.lib.

U PCB Footprints.lib i ve poznatom spisku futprintova u (RAD0.1, RAD0.2...) ove zahteve ispunjava RAD0.2, slika 1.53(a).

Slika 1.53. (a) Kondenzator 10nF (b) Futprint RAD0.2 Prigunica (zavojnica, kalem) L400

Na slici 1.54. je prikazan simbol prigunice kao i njen fiziki izgled. Udaljenost noica komponente je 300mil dok je irina poprenog presjeka 100mila. Vebe radi napravimo potpuno novi futprint prigunice naziva L400.

Opcijom ToolsNew Component ili desnim klikom u deo prozora BrowsePCBLib Components otvorite prazan list papira za novu komponentu PCBCOMPONENT_1. Opcijom PlacePad nacrtajte dva pada na meusobnom rastojanju 300mil, slika 1.54(c). Za procenu meusobnog rastojanja koristite mreu VisibleGrid1 iju ste rezoluciju postavili na 100 mil. Duplim klikom na pad 0 otvorite prozor u kome se definiu karakteristike pada. Promenite sadraj polja Designator sa 0 na 2 (jer brojevi na simbolu i futprintu MORAJU da se slau), slika 1.54(c). U dnu Kontrol Panela pronaite opciju Current Layer. Promenite trenutni sloj u kome ete crtati oblik komponente iz TopLayer sloja u TopOverlay sloj. Desnim klikom na radnu povrinu otvara se meni (Place, Tools, View, Library, Options, Properties).


29

Opcijom PlaceTrack simboliki nacrtajte jedan namotaj kalema (kosu liniju) pomou tastera Space kojim birate mod crtanja linije, slika 1.54(d). Prilikom crtanja segmenta koristite jedan levi klik je za promenu putanje linije, jedan desni klik za zavretak linije a dva klika za izlazak iz moda crtanja linije. Selektujte nacrtanu kosu liniju selektovanjem povrine (oblika pravougaonika) oko nje ili istovremenim aktiviranjem tastera Shift i levog klika miem na komponentu. Nakon selektovanja boja selektovanog objekta se menja. Segment je spreman za manipulaciju. Opcijom Edit Copy (ili Crtl+c) iskopirajte kosu liniju klikom na nju. Opcijom EditPaste (ili Crtl+v) kursor se pretvara u plus koji dri iskopirani objekat. Postavite objekat na eljeno mesto. Ponovite opciju EditPaste kako bi postavili jo par simbolikih navojaka kalema, slika 1.54(e). Deselektujte objekte opcijom EditDeselectAll ili aktiviranjem

ikonice . Gotov futprint kalema je prikazan na slici 1.54(f). Opcijom Rename promenite naziv ovog futprinta u L400.

(a) Izgled (b) Simbol (c) Menjanje broja padovima

(d) Crtanje linije (e) Kopiranje linije (d) Gotov futprintSlika 1.54. Kalem i crtanje futprinta za njega

Antena

Slika 1.55. Antena, simbol i futprint Ukoliko pogledamo simbol antene u ematik editoru (uz ukljuenu opciju Hiden Pins na samom simbolu)

vidimo da antena ima samo jedan pin odnosno da je njen futprint graen od jednog pada za koji e biti zalemljena

1

0

1

2

1


30

antena. Plan je sledei: otvoriti biblioteku futprintova, napraviti novi futprint a zatim ga korigovati u skladu oznakama na simbolu.

U biblioteci otisak.lib otvorite Kontrol Panel. U delu Kontrol Panela u kome se nalazi spisak komponenti kliknite desnim tasterom mia. Otvara se meni (New, Copy, Paste, Rename, Delete). Odaberite opciju New. Pojavljuje se prazan list papira imena PCBCOMPONENT_1. U radnom prostoru je dovoljno postaviti jedan pad opcijom PlacePad. Kliknite 2 puta na pad kako bi se otvorilo prozor Pad u kome ete promeniti atribut Designator sa 0 na 1, slika 1.55. Nakon to ste nacrtali futprint promenite mu ime u PAD opcijom Rename iz ve vienog menija.

Mikrofon (http://en.wikipedia.org/wiki/Electret_microphone) Mikrofon tipa electret i simbol za mikrofon su prikazani na slici 1.56. Dimenzije kuita bitne za izradu futprinta

su sledee: udaljenost noica je 100mil, prenik tela mikrofona je 400mil, to je vidljivo sa slike 1.56. Plan je sledei: otvoriti biblioteku futprintova otisak.lib, napraviti novi futprint a zatim ga korigovati u skladu

oznakama na simbolu.

Slika 1.56. Mikrofon (a) Fiziki izgled (b) Simbol (c) Futprint U biblioteci otisak.lib otvorite Kontrol Panel. U delu Kontrol Panela u kome se nalazi spisak komponenti

kliknite desnim tasterom mia. Otvara se meni (New, Copy, Paste, Rename, Delete). Odaberite opciju New. Pojavljuje se prazan list papira imena PCBCOMPONENT_1. U radnom prostoru postavite dva pada opcijom PlacePad na rastojanju 100mil. Koristite mreu Visible Grid1=100mil za prostornu orijentaciju. Kliknite dva puta na pad kako bi se otvorilo prozor Pad. Promenite atribut Designator za padove kako bi brojevi na simbolu i padovima bili isti. Opcijom PlaceArc (Center) postavite krug oko padova. Krug je crvene boje jer je u Top Layeru. Kliknite 2x na krug kako bi se otvorio prozor Arc. U njemu promenite Layer sa TopLayer u TopOverlay. Ukoliko pogledate noice na mikrofonu uoiete da je jedna vezana na kuite koje esto ide na masu to je ovde sluaj. U naem sluaju, gledajui simbol komponente, to je pin 1. Opcijom PlaceTrack u blizini pada 2 nacrtajte znak +.Nakon to ste nacrtali futprint promenite mu ime u EMIC opcijom Rename iz ve vienog menija. Rezultat je prikazan na slici 1.56.

Promenljivi kondenzator C9 (Varaktor, 5-60p) Na slici 1.57 je prikazan fiziki izgled jednog promenljivog kondenzatora kao i njegov simbol. Ukoliko

pogledate paljivo sliku komponente vidite da komponenta ima tri noice odnosno njen futprint ima tri pada. Ukoliko pogledamo simbol iste komponente vidite da postoje dva (za program bitna) pristupa. Ova razlika ne predstavlja nikakav problem jer su u sluaju ove komponente dve noice kratko spojene i zaista imamo dva pristupa. Padovi lee na krunici prenika 300mil, slika 1.57(c), dok se pogled odozgo na komponentu moe predstaviti kunicom u TopOverlay sloju prenika 400mil. Da bi vam crtanje bilo lake promenite sa Tools Library Options VisibleGrid1 na 50mil. Padovi koji su dijametralno suprotni su u realnoj komponenti kratko spojeni. Kao rezultat moraju imati istu oznaku pada (Designator) koja se slae sa brojem na simbolu komponente. U sluaju promenljivog kondenzatora nije bitno koja je noica 1 a koja 2. Konaan izgled futprinta, naziva VARC (dodat string), je prikazan na slici 1.57(c).

Slika 1.57. (a) Fiziki izgled


31

(b) Simbol

(c) Futprint Slika 1.57.

Korak 7 Dodela vrednosti komponentama

Iako to nije neophodno, dodela vrednosti komponentama je sledei korak i to ete morati da uradite za svaku komponentu pojedinano ( na primer: dupli klik na R1 Part Type = 4K7). Kao i numerisanje, ovo moete da uradite u toku postavljanja ili premetanja pritiskom na taster Tab.

Korak 8 Kreiranje Net liste Ako je sve na svom mestu preostaje vam da napravite Net listu: Design Create Netlist, slika 1.58. Time ste

zavrili posao u ematik Editoru. Na redu je izrada PCB-a. 1.2.2. IZRADA PCB-a ZA BEINI MIKROFON

Korak 1 - Kreiranje novog PCB dokumenta U okviru projekta FM MIKROFON napravite PCB fajl: File New PCB Document, slika 1.59. Ikoni koja

predstavlja novi fajl dodelite ime (u ovom sluaju FM.PCB) i dvaput kliknite na nju da bi se pojavila radna povrina PCB Editora.

Slika 1.58. Kreiranje Net liste Slika 1.59. Kreiranje novog PCB dokumenta Ako elite da proverite da li je sve pravilno podeeno, ovo je pravi trenutak za tako neto (u tu svrhu moete da

iskoristite tabelu koja se nalazi u prethodnom poglavlju). Pored toga, potrebno je da proverite listu aktivnih PCB biblioteka u kojoj moraju da se nalaze PCB Footprints.lib i Otisak.lib. (Komponentama u ematik Editoru su dodeljeni futprintovi koji se nalaze u ovim bibliotekama).

Korak 2 Uitavanje Net liste Uitajte Net listu iyborom opcije Design = Load Nets. U dijalog boksu koji se pojavljuje kliknite na Browse i

odaberite Net listu SHEMA.NET. Prazna Error kolona je siguran znak da nita ne nedostaje. Ako se pojavi greka, unesite potrebne izmene u

elektrinoj emi, napravite novu Net listu i ponovite postupak. Ako je sve u redu, kliknite na taster Execute i pojavie se komponente povezane rastegljivim linijama koje

oznaavaju budue veze.


32

Slika 1.60. Uitavanje Net listeKorak 3 - Postavljanje granine linije

Linijama u KeepOut sloju iscrtajte ivice budueg PCB-a. U ovom primeru nije predvieno kuite za ureaj i ploica ima oblik pravougaonika. Ako niste sigurni koje e biti dimenzije konane ploice, iscrtavanje ivica moete da odloite do poetka rutiranja (ovaj proces zahteva postojanje ovakve granice).

Korak 4 - Rasporeivanje komponenata Rasporeivanje komponenata je kljuna faza u radu i od nje najvie zavisi krajnji izgled PCB-a. Za premetanje

se koristi postupak povlaenja (klikni premesti spusti) ili komanda Edit Move Component (preica MC). Ako tragate za odreenom komponentom uradite sledee: posle komande Move Component kliknite na prikazanu radnu povrinu. Sa spiska koji se pojavljuje odaberite komponentu i postavite je na eljeno mesto.

U svakom sluaju, cilj razmetanja je postizanje kompromisa: gusto i pravilno postavljeni elementi uz minimalnu duinu i ukrtanje veza. Pored ovih, esto moraju da budu zadovoljeni i drugi uslovi. U ovom primeru, poto je radna frekvencija mikrofona oko 100 MHz, dodatni uslov je bio i izdvajanje stepena oscilatora (tranzistor sa pripadajuim elementima).

Na slici je prikazano jedno od moguih reenja koje zadovoljava postavljene uslove. Koriene komande: Move Component Rotate (Spacebar) Move to Grid Select PCB Components (ematik Editor)

Slika 1.61. Raspored komponenata Slika 1.62. Podeavanje AutoruteraKorak 5 Rutiranje pomou Autorutera


33

Dolo je vreme za rutiranje. Poto mi radimo samo jednoslojnu tampu, iskljuiemo upotrebu gornjeg sloja (TopLayer), kako Auto-ruter ne bi pravio veze u oba sloja, ve samo u donjem (BottomLayer). Odaberite: Design Rules, na Routing Tabu Routing Layers Properties iskljuite TopLayer (opcija Not Used).

Ako su sva ostala pravila podeena, (Design Rules), odaberite: Auto Route All Route All, slika 1.62.

Slika 1.63. Izrutirana ploica

Uz kratak izvetaj, pred vama e se ubrzo pojaviti PCB u konanom obliku. Ako ste zadovoljni izgledom, moete nastaviti sa radom.

Ako Autoruter nije postigao uspeh 100% ili ako iz nekog drugog razloga niste zadovoljni rezultatom, uklonite bakarne veze (Tools Un-Route All), promenite raspored komponenata ili pravila za rutiranje i ponovite postupak.

Korak 6 Postavljanje bakarnog poligona Kada ponavljanjem prethodnog scenarija doete do konane verzije, komandama iz menija Edit Move (Move,

Drag, Break Track...) popravite sitne nepravilnosti na vezama. Potom treba postaviti bakarni poligon. U naem sluaju, bakarna povrina koja titi VF deo kola od spoljnih

uticaja e biti postavljena samo u donjem sloju (BottomLayer) i bie povezana sa zajednikom masom: GND-net. Odaberite: Place Polygon Plane i postavite sve kao na slici 1.64. Kliknite na OK i potom postavite poligon preko VF dela kola.

Slika 1.64. Dijalog boks Polygon Plane Slika 1.65. Bakarni poligon postavljen preko VF dela kolaKorak 7 Podeavanje prikaza oznaka

Ako elite da na povrini budu odtampane oznake i/ili vrednosti komponenata, omoguite njihovo prikazivanje (ukoliko ve nisu prikazane) komandom: Tools Preferences Show/Hide Strings Final.

Na kraju, veliinu oznaka prilagodite veliini komponenata (u ovom primeru visina Height = 35mil, debljina Width =7mil.) i postavite ih na komponente kojima pripadaju. Selektujte komponente i onda odaberite:

Tools Interactive Placement Position Component Text


34

Slika 1.66. Podeavanje prikaza oznaka

Slika 1.67. Konaan izgled tampane ploice

Na kraju, moete videti i 3D prikaz vae ploice, onako kako Protel pretpostavlja da e izgledati. Odaberite: View Board in 3D, slika 1.68.

Slika 1.68. 3D prikaz gotove ploice


35

GLAVA 2. MICROCAP Programski paket MicroCap firme Spectrum Software nastao je devedesetih godina XX veka kao jedan od

prvih programskih paketa za ispitivanje i simulaciju elektrinih kola, pri emu se dato kolo eli samo ispitati i proveriti da li ispunjava eljene karakteristike, a ne eli se obavezno i fiziki nainiti. Izdato je nekoliko verzija ovog simulatora, trenutno je u opticaju verzija 9, dok emo se mi tokom ovog kursa pozabaviti verzijom 7. Vie nego funkcionalan interfejs za rukovanje procesom koji omoguava vrlo pregledan i brz pristup svim vanijim funkcijama u programu svrstava ovaj program u sam vrh alata za simulaciju.

2.1. UVOD U PROGRAMSKI PAKET MICROCAP 7 Nakon startovanja programa Mcap 7 aktivira se editor ema, slika 2.1. Ako je prostor glavnog prozora prazan

ili zauzet drugim projektom novi editor ema otvaramo sa File New. Izborom ove opcije otvara se prozor na slici 2.2.

Slika 2.1. Radno okruenje MicroCap-a

Slika 2.2. Izbor opcije New Slika 2.3. Neinvertujui pojaava sa dodatnim komponentama

Radna povrina

Osnovni elementi za rad

Osnovne komande za rad

M.Videnovi-Mii, D.Krsti INENJERSKI ALATI U ELEKTRONICI

Od tri ponuene mogunosti Schematic (otvaranje fajla koji omoguava ematski opis elektrinog kola), SPICE/Text (otvaranje fajla u kojem e se opisati elektrino kolo u tekstualnoj formi - NET lista koju je Protel automatski pravio e biti obavezan deo ovog fajla) i Library (kreiranje nove biblioteke modela komponenata) odabraemo Schematic i potvrditi unos sa OK.

Pre nego to krenemo dalje pogledajmo elektrino kolo, prikazano na slici 2.3, koje bi trebalo nacrtati u MicroCap 7. Moemo primetiti da ovo elektrino kolo lii na neinvertujui pojaava sa OP (ako pogledamo gde je prikljuen ulazni signal) to i jeste sluaj. Pojedine komponente su dodate kako bi se efekti u kojima se realan OP razlikuje od idealnog lake uoili.

Da bi nacrtali neko elektrino kolo moramo znati gde se nalazi biblioteka komponenti koje emo tokom crtanja koristiti. MicroCap 7 ima meni pod nazivom Component. Ako ga otvorite, slika 2.4, moete uoiti tri dela. U prvom delu se nalaze biblioteke, u drugom delu se nalazi linija Find Component za lake pronalaenje potrebne komponente dok se u treem delu nalazi deset poslednjih komponenti koje ste prilikom crtanja koristili. Opcije Analog Primitives i Analog Library se razlikuju u tome to Analog Primitives predstavlja skup analognih komponenti ije osobine vi definiete prilikom postavljanja u elektrino kolo dok je Analog Library skup komercijalnih komponenti ije karakteristike daje proizvoa. Opcije Digital Primitives i Digital Library imaju isto znaenje samo to se u njima nalaze digitalne komponente. U Animation se nalazi nekoliko komponenti koje omoguavaju interakciju izmeu procesa simulacije i korisnika kao to su LED dioda, 7-segmentni displej i digitalni prekida, slika 2.5.

Slika 2.4. Component Slika 2.5 Component Animation

Osim u meniju Component osnovne komponente se mogu nai u liniji sa alatima, zaokrueno na slici 2.1. To su masa, otpornik, kondenzator, kalem, dioda, bipolarni tranzistor, mosfet, OP, invertor, baterija, impulsni i sinusni

generator. Da bi izgled eme bio pregledan ukljuite mreicu na ekranu tasterom Iz linije sa alatima odaberite oznaku za OP. U modu ste crtanja OP-a. Kursor se automatski pretvara u simbol

OP. Postavite ga na radnu povrinu. Automatski se otvara prozor koji trai da se definiu osobine OP (slika 2.6) Npr. interesuje nas LM741. To je osnovni OP iji se model nalazi u sastavu biblioteke Mcap 7. U spisku modela

potraite LM741. Selektovanjem LM741 se automatski upisuje da je model OP koji je nacrtan tipa LM741. Parametri njegovog modela postaju automatski vidljivi. (Ovu istu komponentu ste mogli odabrati opcijom Component Analog Library Opamp LF0000 LM741 ).

Preite na PART i promenite naziv komponente sa X0 na OP (slika 2.7) Sa OK potvrdite va unos Ukoliko niste zadovoljni nekim od parametara ili elite da se neke dodatne informacije vide na ekranu dovoljno

je dvaput kliknuti miem na komponentu da se ponovo otvori prozor sa njenim osobinama. MCap nekada sam dodaje napone napajanja OP, i to proprati odgovarajuom informacijom prikazanom na slici

2.8. Ukoliko se to nije desilo potrebno je da vi dodate baterije na odgovarajue prikljuke OP prelaskom u mod za crtanja baterija - direktnim selektovanjem njihove ikonice iz linije alata ili izborom opcije Component Analog Primitives Waveform Sources Battery. Baterije su nam u ovom sluaju potrebne ne samo za napajanje OP ve i za ulazni napon V

3 (V

1 i V

2 su ve postavljeni kod OP) i V

OS bateriju koja modeluje naponski ofset OP startne vrednosti 0

(VALUE=0). Nakon dodatih baterija ema izgleda kao na slici 2.9.


37

Slika 2.6. Postavljanje OP-a

Slika 2.7. Izbor modela i promena naziva komponente

Slika 2.8. Info prozor o postavljenim napajanjima za OP

Ukoliko nam poloaj komponente ne odgovara i elimo da je zarotiramo selektujemo ciljanu komponentu i dok drimo levi taster mia pritisnut aktiviranjem desnog tastera mia rotiramo komponentu (alternativne metode su nakon selektovanja komponente odabrati opciju Edit Box Rotate ili odabrati ctrl+r kombinaciju na tastaturi).

Vreme je da dodamo otpornike prelaskom u mod za crtanje otpornika - direktno biranjem odgovarajue ikonice u liniji alata ili izborom opcije Component Analog Primitives Passive Components Resistor. Nakon

Part

Model koji elimo

Podeavanje OP

OP je postavljen na radnu povrinu


38

postavljanja otpornika automatski se otvara prozor sa njegovim parametrima od kojih nas trenutno interesuju PART (u Protelu Designator) ime komponente u emi i VALUE odnosno vrednost komponente. Vrednosti otpornosti i oznake postaviti u skladu sa vrednostima prikazanim na slici 2.3. Interesantno je primetiti da MCap7 izvrava automatsko indeksiranje odnosno smatra da postavljate otpornike redom odnosno R

1, R

2...

Slika 2.9. Etape crtanja eme neinvertujueg pojaavaa sa OP Potrebno je postaviti masu. Aktiviranjem ikonice za uzemljenje ili Component Analog Primitives

Connectors Ground prelazite u mod za postavljanje mase.

Slika 2.10. Etape crtanja eme neinvertujueg pojaavaa sa OP Na kraju je to sve potrebno povezati biranjem ikone za oiavanje (imamo dve ikone jednu za prave linije i jednu

za izlomljene). Oiavamo tako to odaberemo ikonicu i kliknemo (levo dugme mia) na kraj koji elimo oiiti i ne putajui dugme mia vuemo icu do pina koji elimo povezati.

Izborom tastera T iz linije sa alatima moemo oznaiti izlaz OP sa Vout

. Bateriji V3 moemo promeniti naziv (PART) na V

in. Izborom ikonice Node Numbers ili Options View Node Numbers moemo videti i oznake

vorova, slika 2.10.

2.2. OSNOVNA LINEARNA KOLA SA OP Prilikom osnovne analize elektrinih ema sa operacionim pojaavaem (OP) koristiete model idealnog OP koji

poseduje sledee osobine: Beskonano veliku ulaznu otpornost R

u= (odnosno nulte ulazne struje).

Nultu izlaznu otpornost Ri = 0.

Beskonano veliko diferencijalno pojaanje u OTVORENOJ petlji A = . Parametri idealnog OP nisu zavisni od uestanosti, odnosno imaju istu vrednost na svim frekvencijama. Jednosmerne karakteristike su idealne. Faktor potiskivanja CMRR je beskonaan, ulazne struje, napon i struja

offseta su jednaki nuli. Simbol OP kao i njegova idealna prenosna karakteristika su prikazani na slici 2.11. Vidimo da iako OP ima dva

ulaza (V+

i V-

) ulazni napon od interesa je upravo njihova razlika (V+-V

-

).


39

Ovakav nain rada proistie iz unutranje strukture OP kome je na ulazu diferencijalni pojaava, ali o tome na vioj godini i nekom drugom predmetu.

Slika 2.11. Simbol OP, test kolo za crtanje prenosne karakteristike OP, prenosna karakteristika idealnog OP Sa prenosne karakteristike moete jasno videti tri segmenta. Dva horizontalna segmenta predstavljaju reim

saturacije OP kada je izlaz OP dostigao najvii i najnii napon u elektrinom kolu odnosno napone napajanja (VC=15V i

VE=-15V). Pojaanja nema odnosno A=0. Trei segment predstavlja linearnu oblast rada OP ija strmina upravo govori

o izuzetno velikom pojaanju OP u ovom segmentu, odnosno A. Osnovna mana OP je vidljiva upravo na tom segmentu. Linearna oblast rada je izuzetno uska te moramo pribei triku kako bi je proirili. Trik se zove negativna povratna sprega. Kad god vam zatreba da linearizujete kolo i da poboljate sa tog stanovita njegove performanse upotrebiete negativnu povratnu spregu. U sluaju OP negativna povratna sprega predstavlja povratnu spregu sa izlaza OP na invertujui ulaz OP V

-

.

Kao posledica ove povratne sprege u linearnim kolima sa OP uvodimo pojam virtuelne mase odnosno virtuelnog potencijala kojeg moemo objasniti na sledei nain: izlazni napon je konaan (od V

E do V

C). Ako izlazni napon OP

podelimo sa pojaanjem OP A dobijamo vrednost (V+-V

-

)=Vout

/A=0 odnosno da su V+

i V-

na istom potencijalu. Znajui osnovna ogranienja i poboljanja OP moemo prikazati osnovne konfiguracije linearnih elektrinih

kola sa OP kao to su: invertujui pojaava, neinvertujui pojaava, diferencijalni pojaava, bafer i instrumentaiconi pojaava.

2.2.1. INVERTUJUI POJAAVA Na slici 2.12. je prikazana konfiguracija invertujueg pojaavaa. Kako je u pitanju kolo linearne elektronike

neophodno je prisustvo negativne povratne sprege (ovde realizovane pomou otpornika R2).

Slika 2.12. Konfiguracija invertujueg pojaavaa sa OP Pobudni napon V

s je prikljuen na otpornik R1 koji je prikljuen na invertujui ulaz OP V

-

.

Neinvertujui ulaz OP V+

je prikljuen na masu. Na osnovu principa virtuelne mase odnsono virtuelnog potencijala (U

ul=0) V

+ i V

-

su na istom (nultom) potencijalu. Kao posledica toga vidimo da struja I

i koja tee kroz otpornik R

1 na njemu pravi pad napona vrednosti V

S =

R1 I

i odnosno I

i= V

S / R

1

Ova struja je veza ulaznog napona Vs

i izlaznog napona Vo

jer je to struja koja tee kroz otpornosti R1

i R2

(jer je zbog velike ulazne otpornosti ulazna struja u OP nula, I

ul=0).


40

Na osnovu II Kirhofovog zakona za konturu A dobijamo da je :

Za invertujui pojaava moemo da zakljuimo da je sve u znaku minusa: naponsko pojaanje je negativno, a ulazni signal je usmeren ka ulazu invertujuem ulazu V

-

.

Kao dodatak primetimo da je ulazna otpornost invertujueg pojaavaa koju vidi pobudni generator R1

(jer je V-

prikljuak na masi te VS

generator vidi samo otpornost R1).

2.2.2. NEINVERTUJUI POJAAVA Kod neinvertujueg pojaavaa (pojaava = linearno kolo = negativna povratna sprega) takoe postoji

negativna povratna sprega realizovana pomou otpornika R2, pobudni generator je prikljuen na neivertujui ulaz OP,

slika 2.13.

Slika 2.13. Konfiguracija neinvertujueg pojaavaa sa OP Kako je ulazna otpornost OP beskonana ulazna struja u OP je I

ul=0, dok je kao posledica virtuelnog potencijala

napon VS=V

+=V

-

=VR1

. Struja Ii tee kroz otpornike R

1 i R

2, odnosno V

o=I

i (R

1+R

2). Ova ista struja takoe formira pad

napona na otporniku R1 koji je jednak V

S odnosno V

S=R

1I

i.

Naponsko pojaanje je stoga:

odnosno:

Moemo da zakljuimo da je kod neinvertujueg pojaavaa sve u znaku plusa odnoso da je njegovo naponsko pojaanje pozitivno i da mu je ulazni napon prikljuen na V

+ odnosno neinvertujui ulaz OP. Ulazna otpornost

pojaavaa je +R1 odnosno .

Ako uporedimo ulazne otpornosti invertujueg (R1) i neinvertujueg pojaavaa () vidimo da je neinvertujui

pojaava bolji, jer ne otereuje elektrino kolo koje mu daje pobudni signal VS.

2.2.3. JEDININI POJAAVA Ako u prethodnoj konfiguraciji zamenimo R1= dobijamo elektrino kolo prikazano na slici 2.14. kod koga je

vrednost naponskog pojaanja:

Osim jedininog naponskog pojaanja specifinosti ove konfiguracije su velika ulazna otpornost (ona potie od velike ulazne otpornosti OP) i mala izlazna otpornost (R

2||R

out, gde je R

out izlazna otpornost OP koja je takoe mala).


41

Zbog toga ne bi trebalo da udi to je alternativni naziv jedininog pojaavaa bafer. U programiranju pojam bafera oznaava memoriju koja preuzima podatke od jednog procesa i daje ih nekom drugom procesu. Pri tome ne postoji nikakva veza izmeu ova dva procesa tj. ne znaju za postojanje jedan drugog.

Slilka 2.14. Bafer ili jedinini pojaava U elektronskim kolima bafer slui kao odvojni stepen to je rezultat njegovih ve navedenih performansi (A

V=1,

Rul, R

out0). Sa velikom ulaznom otpornou on moe da se povee na izlaz bilo kog kola, preuzme informaciju od

njega pri tome ga ne optereujui (odnosno ne remetei radni reim tog elektrinog kola). Preuzetu informaciju on idealno prosleuje dalje, jer je njegova izlazna otpornost izuzetno mala (setite se da je

idealan generator predstavljen samo sa svojim simbolom, a da njegovu neidealnost predstavlja otpornost - to je ta otpornost vea to je vee odstupanje napona od njegove idealne vrednosti zbog pada napona na tom otporniku).

Ako pogledamo otpornik R2

u negativnoj povratnoj sprezi vidimo da kroz njega ne prolazi struja zbog beskonane ulazne otpornosti OP to znai da je on ovde nepotrebna komponenta tako da je konana verzija bafera prikazana na slici 2.14.

2.2.4. DIFERENCIJALNI POJAAVA Elektrino kolo koje je prikazano na slici 2.15. je sloenije od prethodna dva primera. Tokom reavanja

sloenijih lineranih kola sa OP (pa i ovog) posluiemo se znanjem iz osnova elektrotehnike (teorema superpozicije) i rezultatima prethodna dva sluaja (invertujui i neinvertujui pojaava).

Interesuje nas kao i do sada kako izlazni napon Vo

zavisi od ulaznih napona V1

i V2. Prinicipom superpozicije

emo ovaj problem razbiti u dva jednostavnija: Vo kao funkcija V

1 (V

2=0) i V

o kao funkcija V

2.

Slika 2.15. Pojaava razlike ulaznih napona odnosno diferencijalni pojaava Vo kao funkcija V1 (V2=0)

Konfiguracija sa slike 2.15. se zamenom V2=0 svodi na konfiguraciju prikazanu na slici 2.16. Nadam se da vam

je jasno da kroz otpornik R1||R

2 ne tee struja (zbog beskonane ulazne otpornosti OP) te da je V

+ ulaz OP na masi

odnosno jednak nuli. Kako je V

1 ulazni napon koji je preko otpornika R

1 povezan na V

-

ulaz OP trebalo bi da je jasno da je u pitanju konfiguracija invertujueg pojaavaa prikazana na slici 2.12. sledi da je na osnovu formule


42

Slika 2.16. Vo kao funkcija V

1 (V

2=0) Slika 2.17. V

o kao funkcija V

2 (V

1=0)

Vo kao funkcija V2 (V1=0) Konfiguracija sa slike 2.15. se zamenom V

1=0 svodi na konfiguraciju prikazanu na slici 2.17. Ako uporedimo

sliku 2.17. i sliku 2.13. neinvertujueg pojaavaa moemo primetiti da je jedina razlika u poloaju ulaznog napona. Da bi primenili formulu za naponsko pojaanje neinvertujueg pojaavaa neophodno je pronai vrednost napona V

+ u

konfiguraciji prikazanoj na slici 2.17. Kako je ulazna otpornost OP beskonano velika to struja koja tee iz pobudnog generatora V

2 prolazi samo kroz

otpornike R1

i R2

odnosno V2, R

1, R

2 i V

+ formiraju naponski razdelnik na osnovu koga lako vidimo da je vrednost

napona V+

sledeeg oblika:

Na osnovu formula je izlazni napon samo kao posledica ulaznog napona V2 oblika:

11-inzenjerski alati u elektronici311

Documents