ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ УЗЛОВ

Аннотация: В настоящее время для проектирования печатных узлов используют системы автоматизированного проектирования (САПР). Для улучшения качества проектируемых устройств производится регулярное улучшение таких систем. В докладе рассматривается задача совершенствования используемых на крупных Российских предприятиях средств автоматизированного проектирования печатных плат. Улучшение программных средств было реализовано путем создания информационной базы данных, которая показывает зависимость конструкторско-технологических факторов от ряда параметров и высчитывает, в зависимости от конкретных значений, эти параметры, а также базы знаний и средства автоматизированной передачи данных из такой базы в файл проекта печатной платы. В результате такой доработки повышается эффективность процесса проектирования, исключаются некоторые ошибки, повышается качество разработанных устройств.

Ключевые слова: автоматизированная передача данных, база данных, база знаний.

Введение

В настоящее время для проектирования печатных узлов используют системы автоматизированного проектирования (САПР). Использование таких систем позволяет значительно повысить эффективность труда, снизить трудоемкость процесса проектирования, сократить сроки реализации проектов, снизить себестоимости проектных работ, снизить издержки на проведение испытаний и так далее. Однако, для того, чтобы качество проектируемых устройств постоянно повышалось, требуется улучшение программных средств.

Для того, чтобы выявить возможные доработки, был проведен анализ наиболее используемых на предприятиях САПР, таких как:

1. Kicad

Это система автоматизированного сквозного проектирования, которая позволяет создавать профессиональные электрические схемы, проектировать печатные платы и подготавливать выходные данные для производства. Одним из основных преимуществ, помимо многофункциональности, является свободное распространение, а также открытые для изменений коды, форматы данных, библиотек, схем, проектов печатных плат.

2. P-CAD

Мощная система автоматизированного проектирования печатных плат радиоэлектронных и вычислительных устройств. Программа способна выполнить весь цикл разработки печатных плат, интерактивное размещение элементов и автотрассировку проводников, поиск ошибок на любой стадии проекта, подготовку документации, проверку целостности всех сигналов, анализ перекрестных искажений. Так как несколько лет назад она широко применялась, и на данный момент существует много наработок в данном формате, некоторые крупные предприятия до сих пор используют ее в качестве основной САПР для проектирования печатных плат (ПП).

3. Altium Designer

Состав программного пакета Altium Designer включает весь необходимый набор инструментов для создания, редактирования и правки работ на основе электрических и программируемых интегральных схем. Редактор схем позволяет работать с проектами любого размера и сложности, преобразовывая их в простейшие подблоки. Существует возможность разработки печатной платы в трёхмерном виде с импортом/экспортом данных в механические САПР (SolidWorks, AutoCAD). Altium Designer поддерживает практически все существующие форматы выходных файлов. Встроенный мастер импорта проектов преобразовывает библиотеки, схемы и платы из систем PCAD, Allegro PCB, PADs в работы Altium Designer независимо от кодировки (бинарной или ASCII).

После анализа представленных выше программ, приведена таблица 1 сравнительных характеристик программ:

Таблица 1.

Из анализа программ можно сделать вывод, что в приведенных в таблице 1 САПР отсутствуют:

- база данных и база знаний, которые бы включали в себя информацию о конструкторско-технологических параметрах печатной платы (формулы и таблицы для более точного расчета);

- механизм автоматизированной передачи данных из базы знаний в файл проекта печатной платы.

Так как на данный момент в САПР и дополнениях к ним отсутствуют базы знаний, к которым бы имели доступ разработчики и конструктора на любом этапе проектирования и включающие в себя информацию о конструкторско-технологических параметрах печатной платы, а также механизм передачи данных в файл проекта печатной платы, данная работа предусматривает создание такой информационной базы данных (Рисунок 1 и Рисунок 2).

Рисунок 1. Фрагмент реализации формул в базе данных

Рисунок 2. Таблицы из базы данных

Так же было реализовано автоматизированное программное средство «Формирователь правил проектирования», которое позволяет более точно формировать значения конструкторско-технологических параметров печатной платы. Программа реализована с применением Web-технологий: PHP, JavaScript, HTML, CSS.

Она включает в себя следующие файлы: файл главной web-страницы (drc.html), предназначенной для выбора пользователем файла печатной платы, в который будут переданы изменения, включающие конструкторско-технологические параметры; php файл, предназначенный для обработки выбранного пользователем файла печатной платы, считывания информации из базы знаний, которая, как и база данных, была создана в формате Excel и генерирования выходного файла в формате pcb.

Принцип работы формирователя правил проектирования состоит в следующем: пользователь загружает файл проекта, он обрабатывается соответствующим файлом программы и преобразовывается в массив. Далее пользователь, в базе знаний вбивает конкретные параметры для проекта, а эти данные заносятся в таблицу. Другой файл программы считывает табличные данные, и обращаясь к конкретному элементу созданного массива меняет его значение.  На выходе пользователь получает загруженный им файл проекта с измененными значениями.

Заключение

Таким образом, обеспечивается повышение качества проверки «разведенной» печатной платы на соответствие конструкторско-технологическим требованиям для заданного класса точности. Кроме того, сформированные правила проектирования, позволяют конструктору в процессе компоновки и трассировки, за счет уточненных параметров отслеживать нарушение минимально возможных значений конструкторско-технологических параметров в «узких местах» на печатной плате.

Список литературы:

1. Медведев А.М. Печатные платы. Конструкции и материалы. – М.: ТЕХНОСФЕРА, 2005. – 303 с.
2. Пирогова Е.В. Проектирование и технология печатных плат. – М.: ФОРУМ: ИНФРА–М, 2005. – 560 с.
3. ГОСТ Р 53429-2009. Платы печатные. Основные параметры конструкции. Введ. с 01.07.2010. – М.: Стандартинформ,  2010. – 12 с.