АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ В КОМПЬЮТЕРНОЙ СИСТЕМОТЕХНИКЕ

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ

В КОМПЬЮТЕРНОЙ СИСТЕМОТЕХНИКЕ

Учебное пособие

Часть 2

 

Редактор топологии печатных плат OrCAD Layout

Разработка новой ПП начинается после загрузки OrCAD Layout (см. команды ее начального режима в табл. 1) и выполнения команды File>New. Сначала…

Таблица 1.1. Команды OrCAD Layout Plus в начальном режиме

Команда	Назначение
Меню File (Файл)
New...	Создание проекта новой ПП с загрузкой файлов шаблона и списка соединений
Open... (Ctrl+O)	Открытие существующего проекта ПП
Import	Импорт файлов ПП других САПР:
MIN Interchange	Преобразование текстового файла *.MIN в бинарный файл *.МАХ
MAX ASCII to MNL	Преобразование текстового файла списка связей *.ASC в бинарный файл *.MNL
РСВ II Netlist	Преобразование текстового файла списка связей *.NET системы P-CAD в бинарный файл *.MNL
Futurenet Netlist	Преобразование текстового файла списка связей формата программы Futurenet в бинарный файл *.MNL

 

 

Рис. 1.1. Загрузка списка соединений при создании новой ПП

 

Команда	Назначение
	Import	PCB386+ PCB	Преобразование файлов формата OrCAD PCB386 в файлы *.МАХ
	CadStar PCB	Преобразование файлов формата CadStar в файлы *.МАХ
	PADS PCB	Преобразование файлов формата PADS в файлы *.МАХ
	PCAD PCB	Создание файла ПП *.МАХ после загрузки файлов *.PDF, *.TCH, pcad.ini и pcad.tbl
	Protel PCB	Преобразование файлов *.РСВ системы Protel в файлы *.МАХ
	Tango PCB	Преобразование файлов *.РСВ систем Tango Series II или Tango_PCB Plus в файлы *.МАХ
	PCBoards	Преобразование файлов *.РСА системы DesignLab в файлы *.МАХ (не готово)
	DXF to Layout	Преобразование файлов *.DXF из AutoCAD в формат *.МАХ
	IDF to Layout	Преобразование файлов *.BRD системы Pro/Engineer в файлы *.МАХ
	SPECCTRA to Layout	Преобразование файлов *.RTE в файлы *.МАХ
	GenCAD to Layout	Преобразование файлов *.CAD системы VeriBest в файлы *.МАХ
	Export	Экспорт файла базы данных печатной платы в другой формат:
	МIN Interchange	Преобразование бинарного формата базы данных ПП (файлы *.МАХ) в ASCII (файлы *.MIN)
	MAX to ASCII Netlist	Преобразование бинарного формата списка связей (*.MNL) в формат ASCII (*.ASC)
	РСВ386+	Преобразование в формат РСВ386
	CadStar PCB	Преобразование в формат программы CADStar (файлы *.CDI)
	PADS PCB	Преобразование в формат программы PADS
	PCAD PCB	Внесение корректировки в PDIF-файл после изменений в файле *.МАХ
	Protel PCB	Преобразование в формат Protel
	Tango PCB	Преобразование в формат Tango
	Layout to DXF	Преобразование файлов *.МАХ в формат AutoCAD
	Layout to IDE	Преобразование в формат Pro/Engineer
		Layout to GenCAD	Преобразование в формат GenCAD
		Layout to IPC-356	Преобразование в формат IPC-D-356

 

Команда	Назначение
Export	Layout to SPECCTRA	Преобразование в формат SPECCTRA
Layout to Allegro	Преобразование в формат Allegro (не готово)
Exit (Alt+F4)	Выход из программы
Меню View (Просмотр)
Toolbar	Вывод пиктограмм команд
Status Bar	Вывод в основное меню строки состояний
Меню Tools (Инструменты)
Library Manager	Вызов менеджера библиотек
OrCAD Capture	Вызов программы OrCAD Capture
Visual CADD	Вызов программы Visual CADD
Smart Route	Вызов автотрассировщика Smart Route
Gerb Tool	Вызов программы Gerb Tool:
New	Создание нового Gerber-файла
Open...	Загрузка Gerber-файла
ECO's	Корректировка ПП по изменениям, внесенным на схеме или на другой ПП:
Auto ECO	Добавление и удаление компонентов и цепей без переписывания атрибутов ПП
Auto ECO/Override Attrs.	Создание новой ПП или включение новых компонентов на старую
Auto ECO/Override Coords	Создание новой ПП или включение новых компонентов на старую ПП с переписыванием всех координат размещения
Auto ECO/Override All	Создание новой ПП или включение новых компонентов на старую ПП с переписыванием всех атрибутов и координат размещения
Auto ECO/Add Only	Добавление компонентов и цепей без переписывания атрибутов
Auto ECO/Add Override	Добавление компонентов и цепей и обновление их параметров
Auto ECO/Net Attrs.	Передача из одной ПП в другую атрибутов цепей и правил их трассировки
Edit App Settings	Редактирование файла настройки конфигурации программы Layout (файл Lsession.ini)
Reload App Settings	Перезагрузка файла настройки конфигурации программы Layout после его редактирования

 

Команда	Назначение
Меню Help (Помощь)
Help Topics.., (Fl)	Вывод содержания, предметного указателя и средств поиска терминов встроенной инструкции ;
Learning Layout	Вызов электронного учебника по OrCAD Layout
About Layout...	Вывод номера версии программы и ее регистрационного номера

 

Список ошибок, возникших при загрузке списка соединений, выводится в текстовый файл <имя_файла_списка_соединений>.ЕRR (см. рис. 1.2).

Рис. 1.2. Отчет о результатах загрузки списка соединений

В процессе загрузки списка соединений (по терминологии P-CAD [9] это называется «упаковкой» схемы на ПП) для каждого символа схемы в библиотеках корпусов компонентов *.LLB (Footprint Libraries) отыскивается соответствующий корпус. Это соответствие указывается либо с помощью атрибута символа РСВ Footprint либо в файле System.prt, фрагмент которого приведен в табл. 1.2. В этом файле строки комментарием имеют в начале символы «!»; в графе 1 указывается имя компонента, используемое при создании его символа; в графе 2 — дополнительный список упаковок компонента (обычно не указывается); в графе 3 — имя корпуса, используемое по умолчанию; в графе 4 — имя зеркального изображения корпуса (обычно создается OrCAD Layout при переносе компонента на противоположную сторону ПП); в графе 5 и других нечетных графах — имена альтернативных корпусов компонентов.

Таблица 1.2. Фрагмент файла System.prt

! SYSTEM. PRT — System Part Library
DIP4		DIP4
DIP 14		DIP.100/14/ W.300/L.750
SIP1P		SIP1P
ZIP16P		ZIP16P

 

SIMM72		SIMM72
DIP6 SOCKET		DIP6 SOCKET
RC200150		RC200150
AC100100		AC100100
TRIMMERCAP		TRIMMERCAP
R200		R200
D300		D300
POTTADJ4		POT TADJ4
VARISTOR		VARISTOR
POT3		POTS
LED		LED
SLIMLED		SLIMLED
TO-220C		TO-220C
OSC4P		OSC4P
CRYSTAL		CRYSTAL
PGA28P		PGA28P
54F138		DIP. 100/ 16/ W.300/L850		SOG. 050/14/ WG.244/L.425
74F138		DIP. 100/ 16/ W.300/L.850		SOG. 050/14/ WG.244/L.425
74ALS996_CC		PLCC28

 

Если в процессе загрузки списка соединений обнаружен компонент, не имеющий ссылок на его корпус, то выводится диалоговое окно (рис. 1.3, а) для его определения. После нажатия на панель Link existing footprint to component(Укажите имя существующего типового корпуса) открывается диалоговое окно (рис. 1.3, б), в котором выбирается имя библиотеки и затем имя корпуса, изображение которого просматривается в правой части окна.

Технологические шаблоны (Technology templates, файлы с расширением имени *.ТСН или *.TPL) содержат начальную информацию о ПП: зазоры и сетка трассировки, данные о контактных площадках (КП) и переходных отверстиях ( ПО) и т.п. В дальнейшем все эти установки можно изменить по отдельности или загрузить новый шаблон после создания ПП. В результате загрузки технологического шаблона в текущий проект вносятся следующие изменения: загружаются стратегии размещения компонентов и трассировки проводников, замещая предыдущие данные; устанавливается новая структура слоев ПП; изменяются размеры шагов всех сеток: изменяются параметры всех стеков контактных площадок (СКП) выводов компонентов и ПО.

а)

 

б)

Рис. 1.3. Определение корпуса компонента

Для создания файла технологического шаблона необходимо создать файл ПП, выполнив необходимые установки, и сохранить его с явным указанием расширения имени ТСН или TPL.

Вместе с OrCAD Layout поставляется ряд шаблонов, в частности:

lbet_any.tch — для ПП, предназначенных для установки компонентов как со штыревыми, так и с пленарными выводами (между выводами стандартных корпусов DIP допускается прокладка одной трассы);

2bet_thr. tch — для ПП, предназначенных для установки компонентов со штыревыми выводами (между выводами стандартных корпусов DIP допускается прокладка двух трасс);

3bet_any. tch — для ПП, предназначенных для установки компонентов как со штыревыми, так и с планарными выводами (между выводами стандартных корпусов DIP допускается прокладка трех трасс);

_default. tch — шаблон по умолчанию; после его загрузки можно установить другой набор слоев ПП и все остальные параметры;

jump6035.tch — односторонняя ПП, в которой используются ПО с внешним диаметром 60 мил и отверстиями диаметром 35 мил;

metric.tch — ПП, для которых используется метрическая система единиц;

protel.tch — для ПП, созданных в пакете Protel.

После успешного завершения загрузки списка соединений на рабочем экране OrCAD Layout изображаются корпуса компонентов текущего проекта с указанием их электрических соединений, как на примере показано на рис. 1.4.

Перечень команд программы OrCAD Layout Plus в режиме разработки ПП и их краткое описание приведен в табл. 3. Команды каждого меню перечислены в том порядке, в котором они расположены.

Наиболее употребительные команды имеют пиктограммы быстрого вызова. Однако две пиктограммы не имеют соответствующих команд. Это пиктограммы включения режима текущей проверки DRC Щ и отключения видимости электрических связей . Состояния этих режимов отображаются в строке заголовка основного меню (рис.1.4): DRC ON/OFF, RECONNECT ON.

Рис. 1.4. Результат загрузки списка соединений на печатную плату

 

 

Таблица 1.3. Команды OrCAD Layout Plus в рабочем окне

Команда	Назначение
Меню File (Файл)
New... (Ctrl+N)	Создание проекта новой ПП с загрузкой файлов шаблона ПП и списка соединений
Open (Ctrl+O)	Открытие существующего проекта ПП
Load...	Загрузка файла стратегии авторазмещения и автотрассировки (*.SF)
Команда	Назначение
Save (Ctrl+S)	Сохранение внесенных изменений в текущем проекте
Save As...	Сохранение внесенных в проект изменений в новом файле
Backup	Последовательная запись копий текущего файла ПП в 5 файлах BACKUP1.MAX — BACKUP5.MAX
Close	Закрытие текущего проекта
Print/Plot... (Ctrl+P)	Непосредственный вывод на принтер /плоттер
Library Manager (Ctrl+I)	Вызов менеджера библиотек
Text Editor...	Вызов программы Note Pad для просмотра и редактирования текстевых файлов
1, 2, ...	Список файлов
Exit (Alt+F4)	Выход из программы Layout
	Меню Edit (Редактирование)
Undo (U)	Отмена последней команды
Copy (Ctrl+C)	Копирование объектов, выбранных в окне, с занесением их в буфер обмена
Past (Ctrl+V)	Размещение на ПП объектов из буфера обмена
Delete (Ctrl+X)	Удаление объектов, выбранных в окне
Find/Goto... (Ctrl+F)	Поиск компонента по его позиционному обозначению или переход в точку с заданными координатами
Select Any... (Alt+S)	Выбор компонента по его позиционному обозначению
Select Next (N)	Выбор для размещения на ПП следующего компонента
Clear Selections	Отмена выбора компонентов в электронной таблице
End Command	Завершение команды
Properties... (Ctrl+E)	Опрос и редактирование параметров выбранного объекта

 

Меню View (Просмотр)
Design	Нормальное изображение ПП
Density Graph	Вывод гистограммы плотности расположения компонентов
Preview	Предварительный просмотр слоя, выбранного в таблице Post Process
High Contrast (.)	Изменение контрастности изображения
Команда	Назначение
Clear Screen (Backspace)	Очистка экрана (без стирания файла ПП)
Red raw (Home)	Перечерчивание экрана
Query Window...	Вывод окна опроса компонентов
Database Spread Sheets	Вывод электронных таблиц:
Components (Shift+C)	Компонентов
Package (Shift+K)	Упаковочной информации
Footprints (Shift+F)	Корпусов
Padstack (Shift+T)	Стеков КП и ПО
Apertures (Shift+P)	Апертур
Layers (Shift+Y)	Слоев
Nets (Shift+N)	Цепей
Obstacles (Shift+O)	Барьеров
Text (Shift+X)	Текстовых переменных
Error Markers (Shift+M)	Маркеров ошибок
Drills (Shift+R)	Отверстий
Post Process (Shift+S)	Список заданий вывода на периферийные устройства с возможностью предварительного просмотра их графики
Statistics (Shift+I)	Статистические данные о ПП
Zoom All (Fit) (Shift+Home)	Вывод на экран полного изображения ПП
Zoom Center (C)	Сдвиг текущего окна в новое положение, центр которого указывается курсором
Zoom In (I)	Увеличение масштаба изображения

 

Zoom Out (О)	Уменьшение масштаба изображения
Zoom Previous	Вывод предыдущего изображения
Zoom DRC/Rout Box (B)	Вывод на полный экран изображения, находящегося внутри области DRC/Rout Box
Select Layer...	Выбор слоя
Команда	Назначение
Visible<> Invisible (-)	Переключатель видимости слоя
Меню Tools (Инструмент)
Layers	Работа со слоями:
Select...	Выбор слоя по имени
Select From Spreadsheet...	Выбор слоя из электронной таблицы
Unroute	Отмена трассировки на текущем слое
Properties... (Ctrl+E)	Просмотр и редактирование свойств текущего слоя
Cluster	Работа с кластером:
Make (К)	Включение компонента в кластер
Break (Ctrl+K)	Восстановление первоначальной формы всех компонентов, входящих в кластер
Group	Работа с группой:
Select Filtered...	Включение компонента в группу размещения
New...	Выбор следующего компонента для размещения
Opposite (T)	Перенос компонента на противоположную сторону ПП
Rotate (R)	Вращение компонента
Lock (L)	Временная фиксация компонента или группы
Fix	Постоянная фиксация компонента или группы
Properties... (Ctrl+E)	Свойства компонента
Delete (Ctrl+X)	Удаление компонента
Matrix	Работа с графической матрицей размещения компонентов:
Select Tool	Режим выбора рисования матрицы
Delete (Ctrl+X)	Удаление выбранной строки или столбца матрицы

 

Component	Работа с компонентами:
Select Tool	Режим выбора компонента
Select Filtered...	Выбор нескольких компонентов с помощью фильтра имени
Select From Spreadsheet...	Выбор из таблицы
Queue For Placement	Создание очереди для размещения
Place...	Размещение компонента
New.:.	Добавление в проект нового компонента
Copy	Копирование компонента
Adjust (Ctrl+J)	Выравнивание группы компонентов
Opposite (T)	Перенос компонента на противоположную сторону ПП с его зеркальным отображением
Rotate (R)	Поворот на 90°
Shove (J)	Разрешение трассировщику передвигать компоненты
Swap (Ctrl+W)	Разрешение трассировщику переставлять секции
Lock (L)	Временная фиксация
Fix	Постоянная фиксация
Alternate Footprint...	Выбор альтернативного корпуса
Properties... (Ctrl+E)	Просмотр и редактирование свойств
Delete (Ctrl+X)	Удаление
Package	Работа с упаковочной информацией:
Select From Spreadsheet...	Выбор из таблицы
Properties... (Ctrl+E)	Просмотр и редактирование свойств
Gate	Работа с секциями компонентов:
Select Tool	Режим выбора
Swap (Ctrl+W)	Перестановка логически эквивалентных секций
Footprint	Работа с корпусами компонентов:
Select From Spreadsheet...	Выбор из таблицы
New...	Создание нового корпуса

 

Padstack	Работа со стеками КП и ПО:
Select From Spreadsheet...	Выбор из таблицы
New...	Создание нового стека
Copy Layer...	Копирование КП с одного слоя на другой
Copy to Library...	Занесение СКП в существующую или DIIOBL создаваемую библиотеку
Properties... (Ctrl+E)	Просмотр и редактирование свойств
Delete (Ctrl+X)	Удаление неиспользуемых в проекте СКП
Pin	Работа с выводами компонентов:
Select Tool	Режим выбора
Copy (Ctrl+C)	Копирование
Rotate (R)	Поворот на 90°
Swap (Ctrl+W)	Перестановка логически эквивалентных выводов
Toggle Copper Pour Seed	Назначение области металлизации в качестве КП
Properties... (Ctrl+E)	Просмотр и редактирование свойств
Delete (Ctrl+X)	Удаление
Aperture	Работа с апертурами:
Select From Spreadsheet...	Выбор из таблицы
New...	Создание новой апертуры
Properties... (Ctrl+E)	Просмотр и редактирование свойств
Delete (Ctrl+X)	Удаление
Net	Работа с цепями:
Select From Spreadsheet...	Выбор из таблицы
Unroute	Отмена трассировки цепи
Unroute Partial Track	Отмена трассировки части цепи
Unlock (Ctrl+L)	Отмена фиксации цепи
Lock (L)	Фиксация цепи
	EnableoDisable	Выбор /отмена выбора цепи

 

Net	Assign Via per Net	Назначение цепи ПО
	Change Color	Изменение цвета
	Change Width	Изменение ширины
Force Width by Layer	Назначение ширины сегментов выбранной цепи, располагаемых на указанном слое (команда доступна при открытии таблицы Net, ширина трассы указывается дополнительно)
Force Min/Max Widths	Изменение ширины всех сегментов цепи, выбранной в таблице Net, в соответствии с установленными пределами
Reconnect Type...	Изменение типа прокладки цепи
Layer:	Выбор слоев трассировки
Width By Layer...	Назначение ширины трассы для текущего слоя
Spacing By Layer...	Назначение зазоров для текущего слоя
Properties... (Ctrl+E)	Просмотр и редактирование свойств
Delete (Ctrl+X)	Удаление
Connection	Работа с электрическими соединениями:
Select Tool	Режим выбора
Add	Добавление нового соединения
Delete (Ctrl+X)	Удаление
Disconnect Pin	Отсоединение вывода
Track	Прокладка трассы:
Select Tool	Режим выбора
Mirror (Ctrl+M)	Зеркальное отображение
Rotate (R)	Поворот
Finish (F)	Завершение
Lock (L)	Фиксация
Unlock (Ctrl+L)	Отмена фиксации
Unroute (D)	Отмена прокладки трассы
Track Segment	Работа с сегментом трассы:
Select Tool	Режим выбора
Exchange Ends (X)	Перенос указателя курсора к противоположному концу цепи

 

Track Segment	Change Width (W)	Изменение ширины
Delete (Ctrl+X)	Удаление
Jumper	Работа с перемычками (выполняется при наличии специального слоя):
Select Tool	Режим выбора
Select From Spreadsheet...	Выбор из таблицы
New...	Создание новой апертуры
Convert to Components	Преобразование перемычек в компоненты
Properties... (Ctrl+E)	Просмотр и редактирование свойств
Delete (Ctrl+X)	Удаление выбранной перемычки
Delete All	Удаление всех перемычек
Via	Работа с ПО:
Select Tool	Режим выбора
Select From Spreadsheet...	Выбор из таблицы
New...	Создание нового ПО
Add Via (V)	Добавление ПО
Add Freevia (E)	Добавление свободного ПО
Change Via Type	Изменение типа ПО
Properties... (Ctrl+E)	Просмотр и редактирование свойств
Modify Padstacks...	Модификация СКП
Delete (Ctrl+X)	Удаление
Test Point	Работа с контрольными точками:
Select Tool	Режим выбора
Select From Spreadsheet...	Выбор из таблицы
New...	Создание новой контрольной точки
Add Test Point (P)	Добавление контрольной точки
Properties... (Ctrl+E)	Просмотр и редактирование свойств

 

Test Point	Modify Padstacks...	Модификация СКП
Delete (Ctrl+X)	Удаление контрольной точки
Delete All	Удаление всех контрольных точек
Drill Chart	Работа с таблицей сверловки (генерируется автоматически):
Select From Spreadsheet...	Просмотр и редактирование таблицы
Drill Properties...	Редактирование свойств выбранного в таблице символа отверстия
Move Drill Chart	Перемещение таблицы сверловки в точку, указанную курсором.
Drill Chart Properties...	Просмотр и редактирование высоты надписей и ширины линий таблицы
Text	Работа с текстом:
Select Tool	Режим выбора
Select From Spreadsheet...	Выбор из таблицы
New...	Ввод текста (символы кириллицы не допускаются)
Copy	Копирование
Mirror (Ctrl+M)	Зеркальное отображение
Opposite	Перенос на противоположную сторону ПП
Rotate (R)	Поворот
Properties... (Ctrl+E)	Просмотр и редактирование свойств
Delete (Ctrl+X)	Удаление
Dimension	Работа с размерами:
Select Tool	Режим выбора
New...	Простановка нового размера
Move Datum	Перемещение данных
Properties... (Ctrl+E)	Просмотр и редактирование свойств
Delete (Ctrl+X)	Удаление
Measurement	Проведение измерений:
Select Tool	Режим выбора (измеряется длина пути)
Clear	Стирание пути

 

Obstacle	Работа с барьерами:
Select Tool	Режим выбора
Select From Spreadsheet...	Выбор из таблицы
New...	Создание нового барьера
Mirror (Ctrl+M)	Зеркальное отображение
Opposite	Перенос на противоположную сторону ПП
Rotate	Поворот
Exchange Ends (X)	Добавление вершины
Finish (F)	Завершение построения
Properties... (Ctrl+E)	Просмотр и редактирование свойств
Delete (Ctrl+X)	Удаление
Error	Работа с маркерами ошибок:
Select Tool	Режим выбора
Select From Spreadsheet...	Выбор из таблицы
Select Next	Выбор следующего маркера
Delete (Ctrl+X)	Удаление
Меню Options (Настройка параметров)
System Settings... (Ctrl+G)	Задание глобальных параметров проекта (система единиц, размер рабочего поля, шаги сеток)
Colors	Задание цветов слоев ПП
Color Rules... Задание нового правила раскраски объектов
Auto Backup...	Задание интервала времени между автосохранениями файлов, количества копий и необходимости сохранения данных после каждого прохода автотрассировки
Global Spacing...	Задание допустимых зазоров между объектами
Placement Strategy...	Задание стратегии авторазмещения
Place Settings...	Задание параметров режимов размещения Place Matrix и Place Component

 

 

Route Strategies	Задание стратегии трассировки:
Manual Route...	Интерактивной трассировки (по командам Auto Path и Shove Route)
Route Layers...	Назначение слоев трассировки
Route Sweeps...	Выбор стратегии трассировки
Route Passes...	Настройка параметров проходов трассировки
Route Settings...	Выбор режимов ручной и интерактивной трассировки (Add/Edit Route , Edit Segment , Shove Track , Auto Path Route Mode и др.)
Команда	Назначение
Fanout Settings...	Задание параметров стрингеров
Thermal Relief Settings...	Задание параметров контактных площадок с большими и малыми тепловыми барьерами: Annular Over Drill — ширина кольца между центральным отверстием и воздушным зазором, Isolation Width -ширина воздушного зазора, Spoke Width — ширина барьера
Test Poin Settings...	Задание параметров контрольных точек
Component Renaming...	Выбор правила переименования компонентов на ПП, выполняемого по команде Auto>Rename Components
Gerber Settings...	Настройка параметров Gerber-файлов
Post Process Settings...	Редактирование таблицы создания Gerber-файлов с возможностью предварительного просмотра их графики
User Preferences...	Настройка глобальных параметров
Auto (Автоматический режим)
Refresh	Перечерчивание экрана:
Аll	Всеми перечисленными ниже методами
Minimize Connections	Минимизация общей длины электрических связей
Repour	Всех участков металлизации
Calculate Statistics	Вычисление статистических данных о ПП
Refresh Hot Link	Обновление высвечивания объектов, ассоциируемых с объектом, который был выбран последним в графическом окне, окне Query или таблице Spreadsheets
Append Hot Link	Высвечивание объектов, ассоциируемых с объектом, который был выбран последним в графическом окне, окне Query или таблице Spreadsheets

 

Place	Размещение:
Board	Компонентов на всей ПП
Component(s) (Ctrl+Q)	Одного или нескольких выбранных компонентов
Array...	Круговое размещение компонентов
Matrix	Размещение выбранных компонентов в матрице
Free Via Matrix	Матричное размещение ПО
Test Points	Генерация контрольных точек. Предварительно необходимо назначить для этих целей ПО одного или нескольких типов и указать цепи, которые должны иметь контрольные точки
Unplace	Отмена размещения компонентов:
Board	На всей ПП
Component(s)	Одного или нескольких выбранных компонентов
Fanout	Создание стрингеров для пленарных компонентов:
Board	На всей ПП
DRC/Route Box	Находящихся в окне
Component	Для отдельных компонентов
Autoroute	Автоматическая трассировка:
Board	Всей ПП
DRC/Route Box	В окне
Component	Отдельного компонента
Halt Autoroute	Остановка трассировки
Resume Routing	Продолжение трассировки
Unroute	Отмена трассировки:
Board	Всей ПП
DRC/Route Box	В окне
Net	Отдельной цепи
Component	Отдельного компонента
Design Rule Check...	Проверка соблюдения правил проектирования на всей ПП. Все ошибки помечаются кружками, информация об ошибках выводится в окно Query после выполнения команд Tool>Error>Select Tool и View>Query Window
Remove Violations	Автоматическое удаление ошибок нарушения допустимых зазоров разрывом сегментов проводников:
Board	На всей ПП
DRC/Route Box	В окне

 

Cleanup Design	Доработка разведенной ПП и исключение из базы данных проекта неиспользуемых объектов
Rename Components	Автоматическое переименование компонентов в порядке, заданном по команде Options>Component Renaming
Back Annotate	Создание файла корректировки схемы в соответствии с внесенными на ПП изменениями (*.SWP)
Команда	Назначение
Run Post Processor	Создание Gerber-файлов слоев ПП, файла апертур и файла сверловки (их перечень помещен в файл *.LIS)
Create Reports...	Создание отчетов о проекте
Меню Window (Окно)
Cascade (Shift+F5)	Каскадное расположение открытых окон
Tile (Shift+F4)	Последовательное расположение открытых окон по горизонтали
Arrange Icons	Упорядочивание размещения иконок свернутых окон в нижней части экрана
Half Screen	Изображение рядом рабочих экранов Capture и Layout (программа Capture должна при этом выполняться в фоновом режиме)
Reset All	Восстановление первоначальных значений данных и состояний графического окна
1, 2. ...	Список открытых окон
Меню Help (Помощь)
Help Topics... (Fl)	Вывод содержания, предметного указателя и средств поиска терминов встроенной инструкции
Learning Layout	Вызов электронного учебника по OrCAD Layout Plus
About Layout...	Вывод номера версии программы и ее регистрационного номера

 

Базы данных ПП можно также импортировать из других пакетов по команде File>Import.Например, возможна трансляция баз данных ПП из популярной системы P-CAD, используя PDIF-формат.

Примечание.

Обратим внимание, PDIF-файлы ПП правильно импортируются из Master Designer (P-CAD для DOS) в OrCAD Layout, только если они созданы в английской системе единиц (при преобразовании ПП, созданных в метрической системе, их масштаб искажается в 2,54 раза).

Данные из OrCAD Layout возможно передавать в популярную программу SPECCTRA, как для выполнения размещения компонентов, так и для трассировки проводников в ручном, интерактивном или автоматическом режимах (OrCAD Layout при этом используется лишь для загрузки списка соединений проекта, созданного в OrCAD Capture). В программе OrCAD Layout выполняется команда трансляции файла ПП в текстовый формат программы SPECCTRA File>Export>Layout to SPECCTRA(запускается программа tospec.exe). В нем на панели Input Layout File указывается имя исходного файла ПП <имя_файлаЛП>.РААХ, на панели Output SPECCTRA File - - имя текстового файла ПП в формате SPECCTRA <имя_файла_ПП>.ССТ (принято расширение имени по умолчанию *.ССТ, потому что принятое в программе SPECCTRA альтернативное расширение *.DSN имеет в OrCAD другой смысл) и выбираются опции:

· Overwrite existing files — отказ от вывода предупреждений о замещении существующих файлов;

• No Layer /Object spacing rules — запрет трансляции данных о минимальных зазорах между объектами на слоях ПП;

· Create DO File Template - - создание шаблона командного Do-файла <имя_файла_ПП>DО, который редактируется и дополняется с помощью текстового редактора перед его загрузкой в программу SPECCTRA.

Замечание.

Выходной файл создается после нажатия на панель Translate, протокол трансляции заносится в файл <u.Mx_ipauAa_nn>.ERR Фрагмент файла *.ССТ.

Размещение компонентов и трассировка проводников в автоматическом режиме

Автоматическое размещение компонентов

Дополнительно по команде Options>Place Settings, как показано на рис. 2.11, б, задаются параметры стратегии авторазмещения компонентов,… Рис. 2.10. Таблица стратегии проходов размещения компонентов

Автоматическая трассировка проводников

Рис. 2.11. Редактирование параметров проходов авторазмещения 1 способ.Частные параметры стратегии автотрассировки задаются в диалоговых окнах, показанных на рис. 2.12, которые…

Таблица 2.4. Команды SmartRoute

Команда	Назначение
Меню File (Файл)
Open...(Ctrl+O)	Открытие проекта ПП. При открытии второго проекта предлагается сохранить изменения, внесенные в первый проект (Save), не сохранять их (Discard) или продолжить его редактирование (Resume Program)
Save As...	Сохранение внесенных в проект изменений в новом файле, имя которого указывается по дополнительному запросу (по умолчанию назначается расширение имени *.МАХ)
Backup	Сохранение копии текущего проекта
Restore Backup	Загрузка файла копии проекта
Exit (Alt+X)	Выход из программы SmartRoute
1, 2, ...	Список последних загруженных проектов
Меню Edit (Редактирование)
Undo (U)	Отмена результата выполнения последней команды (откат назад, неограниченное вложение)
Redo (D)	Отмена предыдущей операции Undo (откат вперед, неограниченное вложение)
Find/Goto (Ctrl+F)	Переход к указанному компоненту, отдельному выводу или в точку с заданными координатами X,Y
Меню View (Просмотр)
Density Graph (Shift+H)	Изображение графической карты плотности трассировки (красным цветом отмечается наибольшая плотность, голубым — наименьшая)
Clear Screen (Backspace)	Стирание изображения экрана (без внесения изменений в ПП). Используется перед выводом изображений отдельных слоев
Redraw Screen (Home)	Перечерчивание экрана с восстановлением всех деталей на всех слоях
Zoom All (Fit) (Shift+Home)	Размещение на экране изображения всей ПП
Zoom Center (C)	Сдвиг окна в новое положение, центр которого указывается курсором
Zoom In (I)	Увеличение масштаба изображения
Zoom Out (O)	Уменьшение масштаба изображения
Меню Tools (Инструменты)
Highlight Net...	Высвечивание цепи с указанным именем желтым цветом
Команда	Назначение
Identify Net	Вывод информации о цепи, указанной на ПП курсором
Identify Pin	Вывод информации о выводе компонента, указанном на ПП курсором

 

Sketch я Track	Автотрассировка цепи в заданном направлении, указанном движением курсора (цепь, выбранная двойным щелчком курсора, и принадлежащие ей выводы отмечаются желтым цветом)
Manual Route	Ручная трассировка с указанием нарушений правил проектирования DRC
	Меню Options (Параметры)
Net Properties...	Задание атрибутов индивидуальных цепей: Routing Weight — Приоритет разводки; Length Minimize — требование минимизации длины или указание предпочтительной ориентации; Route Action — выбор способа генерации стрингеров или фиксация цепи; Track Width — ширина проводника. Имеется средство поиска цепи по заданному имени
Parameters...	Задание параметров трассировки: Layers — направление предпочтительной трассировки каждого слоя, возможность генерации стрингеров, наличие металлизации; Units — система единиц, используемая при трассировке; Via Type — наличие /отсутствие сквозных ПО; Channel — отображение ширины канала трассировки (ширина наиболее типичной трассы плюс ширина зазора между трассами), рекомендуется не изменять это значение, рассчитанное SmartRoute; Primary Pad — диаметр типичного вывода штыревого компонента (в их отсутствие . — ширина наибольшей планарной площадки); Via Width — диаметр ПО (заданного в Layout); Primary Track — ширина наиболее типичной трассы; Clearance — зазор между трассами (задан в Layout); Analyze Parameters — оценка времени трассировки и процент разведенных цепей при использовании текущих параметров
Routing Passes...	Задание стратегии проходов трассировки: Memory — трассировка типа «память», Fan Out Used SMD Pins — генерация стрингеров, Pattern — трассировка по образцу, Push N'Shove — проталкивание проводников с раздвиганием мешающих, Rip Up — разрыв и повторная разводка проводников, Evenly Spaced Tracks — раздвигание проводников для равномерного заполнения платы, Track Corners — сглаживание изгибов проводников под углом 45°
Backup Interval...	Задание интервала времени между обновлениями файлов копий проекта AUTOSAVE.RBK
Batch Setup	Составление очереди файлов ПП для трассировки в пакетном режиме (для каждого входного файла указывается имя файла результатов трассировки)
Команда	Назначение
Hints Checkbox...	Включение/выключение режима вывода краткого описания каждой выбранной команды
Меню Auto (Автотрассировка)
Pre-Route Synopsis... (Y)	Просмотр отчета о параметрах проекта и стратегии автотрассировки
Auto Route Batch	Запуск автотрассировки нескольких ПП в пакетном режиме
Auto Route Board (S)	Автотрассировка всей ПП

 

Auto Route Area	Автоматическая трассировка в указанной области
Auto Route Component	Автоматическая трассировка всех цепей, подходящих к выбранному компоненту
Auto Route Net	Автоматическая прокладка выбранной цепи целиком
Auto Route One	Автоматическая прокладка выбранной трассы одной цепи, соединяющей два вывода
Unroute Board	Удаление всех проводников ПП
Unroute Net	Удаление одной цепи
Unroute Connection	Удаление трасы, соединяющей два вывода
Unroute Segment	Удаление сегмента трассы (между двумя соседними изломами)
Unroute Conflict	Удаление трасс, имеющих конфликты
Stop Auto Router (Esc)	Прекращение автотрассировки
Restart Auto Router (R)	Продолжение автотрассировки после ее остановки. Трассировка возобновляется с самого начала, однако проложенные ранее трассы заново не прокладываются
Pause Auto Router (P)	Остановка автотрассировки
Меню Help (Помощь)
Help Topics...	Вывод содержания, предметного указателя и средств поиска терминов встроенной инструкции
About SmartRoute...	Вывод номера версии программы

 

Порядок работы при создании проекта.

Созданим проект печатной платы для данного устройства (рис. 3.1) смодулированого в Orcad Capture.

Рис. 3.1

1. В среде Orcad Capture Создать NetList(Tools->Create Netlist…).

 

2. Отметить в открытом окне отметить Run ECO to Layout User и Properties are in inches

3. В среде Orcad Layout создаем новый проэкт (File->New)

4. Запрашивается имя технологического шаблона ПП (расширение имени файла *.ТСН или *.TPL), которые находяться по адресу CadenceOrcad_9.2.3toolslayout data.

Затем выбираем имя файла списка соединений 1.MNL, который был создан в пункте при выполнении пункта 1.

В заключение указывается имя файла создаваемой ПП 1.МАХ .

Получим такой результат:

Рис 3.2

7. В открытом окне вызванном (Options->User Preferences…), отключим Activate Online DRS, что позволить нам перемещать компоненты платы вручную.

8. Для автоматичного размещения выбираем Tool->Matrix->Select Tool. Рисуем, с помощью мыши, сетку, фиксируя ее края и размер клеток правым нажатием кнопки.

Активизируем Component Tool.

Выделяем все элементы ПП.

11. Вызываем меню Auto->Place->Matrix (автоматическое размещение элементов на ПП).

12.Вызвем редактор слоев ПП (View->Database Spreadsheets->Layers).

 

Например спроэктируем двухслойную ПП. Для этого отключим все ненужные слои.

 

14. После отключения лишних слоев вызываем (Auto->Autoroute->Board) – автоматическая прорисовка дорожек ПП. Получим окончательный результат:

 

Лабораторная работа №1

Получение задания. Разработка функциональной схемы. Разбиение схемы на пять иерархических уровней. Моделирование элементов нижнего иерархического уровня

Цель работы: Декомпозиция полученного задания.

Разработка функциональной схемы устройства. Получение и закрепление практических навыков моделирования логических элементов в системе автоматизированного проектирования OrCAD

Теоретические сведения:

Функциональная схема цифрового устройства может быть разбита на иерархические уровни, простейшим из которых является уровень логических элементов, которые служат базой для проектирования более сложных устройств. Именно поэтому исследование параметров элементной базы является важным для дальнейшего проектирования и корректного функционирования разработанного устройства.

Система OrCAD имеет 12 серий логических элементов. Эти серии отличаются не только разным набором логических элементов, но и внутренними параметрами это логики. Из-за того, что прохождение входного сигнала через элемент требует определенного времени, установка уровня выходного сигнала происходит через временной интервал, который является одним из важнейших параметров логики и называется задержкой элемента. Как правило, речь идет о нескольких наносекундах, которые, тем не менее, при создании сложных устройств из большого количества логических элементов, накапливаясь, могут привести к нарушениям в работе спроектированного устройства. Задержки элементов разных серий могут существенно различаться, именно этим обусловлена нежелательность комбинирования элементов разных серий.

 

Ход работы:

1. Согласно индивидуальному заданию выбрать элементную базу.

2. Подать на входы основных базовых элементов все возможные комбинации цифровых сигналов.

3. Получить временные диаграммы входных и выходных сигналов и оценить задержку каждого элемента при использовании мининимаксного похода к исследованию проектируемого устройства.

Примечание: Моделирование необходимо выполнять в масштабах наносекунд, чтобы сделать возможным анализ полученных значений задержек элементов.

Индивидуальные задания для выполнения работ в среде ORCAD (лабораторные работы №№ 1 – 5):

№ п/п	Формулировка задания	Используемая серия	Источник информации
1.	Алгоритм умножения 2-х 8-ми разрядных чисел с анализом младших разрядов множителя и сдвигом частичной суммы в сторону младших разрядов	74AS	Алгоритм умножения № 1 (Приложение 1), [2], стр. 83
2.	Алгоритм умножения 2-х 8-ми разрядных чисел с анализом младших разрядов множителя и сдвигом множимого в сторону старших разрядов	74F	Алгоритм умножения № 2 (Приложение 1), [2], стр. 85
3.	Алгоритм умножения 2-х 8-ми разрядных чисел с анализом старших разрядов множителя и сдвигом частичной суммы в сторону старших разрядов	74H	Алгоритм умножения № 3 (Приложение 1), [2], стр. 86
4.	Алгоритм умножения 2-х 8-ми разрядных чисел с анализом старших разрядов множителя и сдвигом множимого в сторону младших разрядов	74HC	Алгоритм умножения № 4 (Приложение 1), [2], стр. 86
5.	Алгоритм деления 2-х 8-ми разрядных чисел с восстановлением остатка	74F	Алгоритм деления № 1 (Приложение 2), [2], стр. 107
6.	Алгоритм деления 2-х 8-ми разрядных чисел без восстановления остатка	74L	Алгоритм деления № 2 (Приложение 2), [2], стр. 109
7.	Схема представления двоичных чисел в прямом, обратном и дополнительном кодах, а также в коде Грея.		[3], c. 94
8.	Схема преобразования 2-х разрядных десятичных чисел в двоичную систему счисления.	74LS	[3]
9.	Схема преобразования 8-ми разрядных двоичных чисел в десятичную систему счисления	74S	[3]
10.	Разработать электрическую схему, выполняющую умножение 8-ми разрядных чисел, представленных с плавающей запятой		[1], стр. 93
11.	Разработать электрическую схему, выполняющую умножение 8-ми разрядных чисел с фиксированной запятой на двоичном сумматоре дополнительного кода	74AC	[1], стр. 95
12.	Разработать электрическую схему, выполняющую умножение 8-ми разрядных чисел с фиксированной запятой на двоичном сумматоре обратного кода (метод 1)	74ALS	[1], стр. 96
13.	Разработать электрическую схему, выполняющую умножение 8-ми разрядных чисел с фиксированной запятой на двоичном сумматоре обратного кода (метод 2)	74L	[1], стр. 97
14.	Разработать электрическую схему, выполняющую умножение двух 8-ми разрядных чисел с одновременным анализом двух разрядов множителя, начиная с младших разрядов на сумматоре дополнительного кода	74ACT	[1], стр. 101
15.	Разработать электрическую схему, выполняющую умножение двух 8-ми разрядных чисел с одновременным анализом двух разрядов множителя, начиная со старших разрядов на сумматоре дополнительного кода	74AS	[1], стр. 103
16.	Извлечь квадратный корень из числа на сумматоре дополнительного кода	74F	[1], стр. 120
17.	Разделить два числа в форме с плавающей запятой на сумматоре дополнительного кода	74H	2И, 2ИЛИ, НЕ, 2ИЛИ-НЕ, 2И-НЕ, 3И-НЕ
18.	Выполнить проектирование схемы АЛУ согласно таблице истинности его функционирования	74HC	Шило
19.	Выполнить проектирование устройства, реализующего 15 логических функций от четырех аргументов	74ACT	[1], стр.
20.	Разработать электрическую схему, выполняющую умножение 8-ми разрядных чисел с фиксированной запятой на двоичном сумматоре прямого кода	74LS	[1], стр. 91
21.	Разработать электрическую схему, выполняющую умножение 8-ми разрядных чисел на основе метода сокращенного умножения	74HC	[1], стр. 97
22.	Разработать электрическую схему, выполняющую умножение двух 8-ми разрядных чисел с одновременным анализом четырех разрядов множителя, используя сумматор дополнительного кода		[1], стр. 105

Задания к лабораторной работе № 1:

В лабораторной работе № 1 необходимо выполнить моделирование, применяя минимаксный метод учета задержек для основных базовых логических элементов, используемых в каждом конкретном устройстве в соответствии с выбранным заданием лабораторной работы. Такими элементами являются 2И, 2ИЛИ, НЕ, 2И-НЕ, 2ИЛИ-НЕ, 2ИЛИ-НЕ, 2И-НЕ, 3И-НЕ.

Пример выполнения задания:

Проанализировать работу и оценить полученные значения задержек логических элементов 2И, 2ИЛИ, НЕ, 2И-НЕ, 2ИЛИ-НЕ, 2ИЛИ-НЕ, 2И-НЕ, 3И-НЕ, которые принадлежат серии 7400. Моделирование должно быть произведено с min/max задержками. Для этого при начале моделирования необходимо в меню настроек моделирования выбрать пункт Options, Category – Gate-level Simulation, Timing mode – Worst-case(min/max)

Пример задания:

Алгоритм умножения 2-х 8-ми разрядных чисел с анализом старших разрядов множителя и сдвигом частичной суммы в сторону старших разрядов.

Применить алгоритм умножения №3.

Серия 74НС.

Алгорит №3.

 

 

 

Разработка функциональной схемы

 

Для реализации алгоритма умножения необходимо:

1. 16-ти разрядный регистр для частичной суммы.

2. 8-ми разрядные регистры для множимого и множителя.

3. 16-ти разрядный сумматор.

4. счетчик импульсов для определения конца умножения.

5. триггер, для запоминания сдвинутого старшего разряда множителя.

 

Функциональная схема будет иметь следующий вид:

 

 

Разбиение схемы на пять иерархических уровней.

Элементы 1-го уровня иерархии:

2И, 2ИЛИ, НЕ, 2XOR, 3И-НЕ, 2И-НЕ;

Элементы 2-го уровня иерархии:

Триггеры RS, D; JK, T;

Сумматоры;

Мультиплексоры;

Элементы 3-го уровня иерархии

4-х разрядные:

Регистры;

Сумматоры;

Счетчики;

Элементы 4-го уровня иерархии

16-ти разрядный регистр;

16-ти разрядный сумматор;

8-разрядный регистр.

Элементы 5-го уровня иерархии

  Моделирование элементов нижнего иерархического уровня.  

Моделирование элемента 2И

   

Моделирование элемента 2ИЛИ

   

Моделирование элемента НЕ

   

Моделирование элемента 2XOR

   

Моделирование элемента 3И-НЕ

   

Моделирование элемента 2И-НЕ

   

Лабораторная работа №2

Моделирование элементов второго иерархического уровня

Разработка функциональной схемы устройства. Получение и закрепление практических навыков проектирования и моделирования елементов второго… Теоретические сведения: Элементами 2 иерархического уровня для данного примера являются:

Пример моделирования RS-триггера.

На следующем рисунке показан двухступенчатый синхронный RS-триггер с дополнительным входом сброса.

 

Результаты моделирования:

 

 

Определяем временные характеристики элемента:

 

 

 

Задержка переключения из "0" в "1" равна 27,8 нс.

 

 

Задержка переключения из "1" в "0" равна 37 нс.

 

Пример схемы JK-триггера

 

 

Пример моделирования сумматора

На рисунке представлена схема полного одноразрядного сумматора.

 

 

Результаты моделирования:

 

 

Определяем временные характеристики элемента:

 

Сумма С формируется с задержкой 24,4 нс.

 

Перенос Р формируется с задержкой 20,2 нс.

 

Пример моделирования мультиплексора

На рисунке представлена схема мультиплексора 4´1.

 

 

Результаты моделирования:

 

Определяем временные характеристики элемента:

 

Время задержки переключения мультиплексора равно 39,6 нс.

 

В результате моделирования элементов второго иерархического уровня получили такие результаты:

Элемент	Максимальное время задержки, нс
RS-триггер
D-триггер	30,8
JK-триггер
Сумматор	24,4
Мультиплексор	39,6

 

 

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

1. Тема.
2. Цель.
3. Индивидуальное задание.
4. Схемы тестирования спроектированных триггеров.
5. Полученные временные диаграммы.
6. Выводы.

Лабораторная работа №3

Моделирование элементов третьего иерархического уровня

Разработка функциональной схемы устройства. Получение и закрепление практических навыков проектирования и моделирования елементов 3-го…   Элементами 3-го уровня иерархии для данного примера являются 4-х разрядные:

Пример моделирования 4-х разрядного регистра

Для создания регистра используются ранее спроектированные D-триггеры. Для этого необходимо выполнить следующие шаги:

1. Создать новый проект.

2. Добавить помимо существующего Schematic1, имеющего метку корневого, новый Scematic2

3. Создать новую страницу

4. Скопировать на эту страницу схему ранее спроектированного триггера, заменив источники напряжения PORTRIGHT-R

5. На странице Page1 Scematic1 выполняется проектирование регистра. Для выбора D-триггера выбирается кнопка на панели инструментов.

6. В появившемся окне вводятся название добавляемого элемента, его тип и место расположения.

7. Эту процедуру повторить для каждого добавляемого объекта.

Для реализации алгоритма задачи необходимо построить сдвиговый регистр. Такой регистр строится на мультиплексорах и триггерах полученных в лабораторной работе 2.

На рисунке представлен 4-х разрядный сдвиговый регистр с обратной синхронизацией.

 

Результаты моделирования:

 

 

Определяем временные характеристики регистра:

 

 

Время задержки регистра составляет 37,4 + время задержки мультиплексора 39,6 нс.

 

Пример моделирования 4-х разрядного сумматора

На рисунке представлен 4-х разрядный сумматор с последовательным переносом.

Результаты моделирования:

Определяем временные характеристики сумматора:

 

Время задержки сумматора при формировании суммы 73,8 нс.

 

 

Время задержки сумматора при формировании переноса составляет 82 нс.

Пример моделирования 4-х разрядного счетчика

На рисунке представлена схема 4-х разрядного счетчика с прямой синхронизацией на основе D-триггеров.

 

Результаты моделирования:

 

 

Определяем временные характеристики счетчика:

 

Максимальное время задержки для счетчика будет время переключения с максимального значения в 0.

Для данного счетчика это будет 79 нс.

 

В результате моделирования элементов третьего иерархического уровня получили такие результаты:

Элемент	Максимальное время задержки, нс
Регистр
Сумматор
Счетчик

 

 

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

1. Тема.

2. Цель.

3. Индивидуальное задание.

4. Схемы тестирования спроектированных устройств.

5. Полученные временные диаграммы.

6. Выводы.

Лабораторная работа №4

 

Моделирование элементов четвертого иерархического уровня.

16-ти разрядный регистр; 8-разрядный регистр; 16-ти разрядный сумматор.

Пример моделирования 16-ти разрядного регистра

На рисунке представлена схема 16-ти разрядного регистра со сдвигом, параллельной записью и обратной синхронизацией.

 

 

Результаты моделирования:

 

 

Определяем временные характеристики:

 

 

Время задержки регистра составляет 37,6 нс. + время задержки мультиплексора 39,6 нс.

 

Пример моделирования 8-ми разрядного регистра

 

На рисунке представлена схема 8-ми разрядного регистра со сдвигом, параллельной записью и обратной синхронизацией.

 

Результаты моделирования:

 

 

Определяем временные характеристики:

 

 

Время задержки регистра составляет 37,6 нс. + время задержки мультиплексора 39,6 нс.

 

Пример моделирования 16-ти разрядного сумматора

На рисунке представлена схема 16-ти разрядного сумматора.

 

 

Результаты моделирования:

 

 

Определяем временные характеристики:

 

 

Время задержки сумматора при формировании суммы составляет 321 нс.

 

 

Время задержки сумматора при формировании переноса составляет 329,2 нс.

 

В результате моделирования элементов четвертого иерархического уровня получили такие результаты:

Элемент	Максимальное время задержки, нс
16-ти р. регистр
8-ми р. регистр
16-ти р. сумматор	329,2

 

 

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

1. Тема.

2. Цель.

3. Индивидуальное задание.

4. Схемы тестирования спроектированных устройств.

5. Полученные временные диаграммы.

6. Выводы.

 

Лабораторная работа №5

 

Моделирование схемы проектируемого устройства в целом. Анализ правильности его функционирования

Схема проектируемого устройства строится на основе всех иерархических уровней.

 

В проект копируются созданные в предыдущих лабораторных работах схемы:

 

 

 

Моделирование устройства в целом

Схема создается на основании функциональной схемы разработанной в лаб. работе 1.

Результаты моделирования устройства:

 

 

Анализ правильности функционирования

Для проверти правильности функционирования умножаем два числа А=FF16 и В=FF16; FF16 = 25510  

Лабораторная работа №6

 

Исследование проектируемого устройства на быстродействие. Определение оптимальной частоты входных сигналов

   

Лабораторная работа №7

 

Оценить погрешность выполнения заданных операций на спроектированном устройстве и устройстве, выполняющем аналогичные операции на аналоговых блоках

Для оценки погрешности необходимо собрать такую схему:

Два аналоговых сигнала подаются через аналого-цифровой преобразователь на входы устройства. Выходы устройства подключены к цифро-аналоговому преобразователю. Параллельно, эти же аналоговые сигналы умножаются аналоговым блоком умножения. Это даст возможность увидеть погрешность выполнения заданной операции.

ЦАП и АЦП находятся в библиотеке BREAKOUT и называются DAC и ADC.

Аналоговый блок умножения находится в библиотеке ABM и называется MULT.

 

 

Цифровой умножитель имеет задержку 10 us. В связи с этим, можно для наглядности совершать аналоговое умножение с задержкой в 10 us.

 

 

à

 

 

Опорное напряжение ЦАП на выходе цифрового умножителя рассчитали по формуле:

,

где m – число двоичных разрядов, DB – цифровой код на входе, V(OUT) – необходимое напряжение выхода.

 

Для данного примера:

V(OUT) = 5 * 5 = 25; - напряжение, возникающее при умножении двух сигналов в 5В.

Результаты моделирования:

 

 

Фиолетовая линия – результат аналогового умножения;

Синяя линия – результат цифрового умножения;

 

Погрешность можно оценить визуально по результатам моделирования. Погрешностью является разница между графиками результатов аналогового и цифрового умножений.

 

 

Создание элемента собственной библиотеки

В пакете OrCAD используется библиотечный метод проектирования. Он заключается в том, что проектируемое устройство «собирается» из отдельных готовых… Общее число библиотечных компонентов достигает в современных САПР нескольких… Другая сложность, характерная для всех современных САПР, заключается в том, что любой компонент имеет не одно, а…

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Алгоритмы умножения № 1

  1. Данный алгоритм характеризуется тем, что для множимого, множителя и… Пусть А – множимое, В – множитель, D – частичная сумма.

Алгоритмы умножения № 2

Пусть А – множимое, В – множитель, D – частичная сумма.      

Алгоритмы умножения № 3

Пусть А – множимое, В – множитель, D – частичная сумма.    

Алгоритмы умножения № 4

Пусть А – множимое, В – множитель, D – частичная сумма.      

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Алгоритм деления № 1 (с восстановлением остатка)

 

 

 

Литература

1. Савельев А.Я. Прикладная теория цифровых автоматов. – М.: Высшая шк., 1987. – 272 с.

2. Прикладная теория цифровых автоматов / К.Г. Самофалов. – К.: Выща школа. Головное изд-во, 1987. – 375 с.

3. Применение интегральных микросхем в электронной вычислительной технике: Справочник / Р.В. Данилов, С.А. Ельцова, Ю.П. Иванов и др.; Под ред. Б.Н. Файзулаева, Б.В. Тарабрина. – М.: Радио и связь, 1986. – 384 с.

 

Содержание

в 3

ализации 9