Автоматическая разводка печатных плат из схемы. Программы для рисования электронных схем и печатных плат

18.09.2019

24 ноября 2014 в 20:21

Авторазмещение элементов и автотрассировка печатных плат

DIY или Сделай сам

Всем привет!

На написание статьи меня подтолкнула программа, на которую я наткнулся в поисках способов автоматизации разработки печатных плат (а упоминаний, тем более статей про неё я на хабре не нашёл). Но, обо всём по порядку.

Итак, конструкция разработана, собрана на макетной плате, проверена в действии. Дальше - печатная плата. Если верить форумам, то многие (в том числе и мои знакомые) используют Sprint-Layout. Но ведь это ручная работа, тот же карандаш и бумажка, только в электронном виде. Зачем все эти ядра процессора и гигабайты памяти, если приходится всё равно работать ручками? Признаюсь, меня это всегда коробило.

Сейчас я расскажу, как добился удовлетворительного для меня результата в автоматическом режиме.

Красивая картинка для привлечения внимания

А использовал я связку Proteus плюс TopoR Lite.

Сразу скажу, что к данным продуктам имею отношение лишь как пользователь и ни в коем случае не рекламирую их. Тем более, что Proteus можно спионерить найти на просторах интернета (конечно же в ознакомительных целях), а TopoR Lite бесплатен (с некоторыми ограничениями).

Почему именно эти программы?

Изначально пользовался Proteus. Не помню, с чего началось, но меня вполне устроило: можно рисовать схемы, моделировать работу, разводить платы. Первые два получались хорошо, последнее не нравилось, искал идеал.
Я пытался рисовать схему в Eagle. Но то ли я рукожопый, то ли нужны особые привычка и сноровка, в общем, мне не понравилось. Сначала я долго не мог понять, как добавить элемент. Потом оказалось, что нужно подключать библиотеки с необходимыми элементами. А откуда я знаю, как называется библиотека, если я и названия элемента-то не знаю (например, разъёмы я ищу исключительно по картинкам). В Eagle по умолчанию не оказалось нужных мне Attiny2313 и Atmega328. Пришлось гуглить/скачивать/копировать нужную библиотеку. Ну и шины питания в Proteus подключены сразу (и даже эти пины у микросхем скрыты, чего внимание отвлекать), а тут пришлось раскидывать их явно. Итогом через полчаса тыканий оказалась одна микросхема, подключенная к питанию.

Я пытался рисовать в DipTrace. В принципе, рисовать удобно. Однако нет (или не нашёл) симуляции работы, мне это нужно и для отладки схемы, и для отладки программ МК. Взгруснул и вернулся в ISIS.

Зачем внешний трассировщик TopoR, если в ARES есть встроенный? Он уныл. Те цепи, которые не может развести, он просто бросает. Если с двусторонней разводкой этого почти не происходит, при односторонней и минимальных габаритах платы получается ужас. А поскольку текстолит у меня односторонний, да и делать двусторонние платы сложнее, я решил - хочу с одной стороны плюс перемычки.

Итак, предлагаю рассмотреть средства автоматизации на стандартном примере из Proteus 8 - Thermo.

Схема:

Переходим в ARES, удаляем всю ту красоту, что наделали хитрые создатели Proteus и нажимаем на Auto-placer. Тут открывается ещё один недостаток этого инструмента: он умеет помещать компоненты только на одну сторону платы (я полчаса потратил в поисках решения, пока в справке не прочёл, что это невозможно). Т.е. если вы используете и SMD корпуса, и обычные и хотите, чтобы они были с разных сторон платы - придётся ручками перемещать компоненты с одной стороны на другую, причём каждый по-отдельности.

Вот что получается:

То есть 43 дорожки он не развёл и придётся делать перемычки.

Что ж, давайте опробуем TopoR.

Опять же нажимаем Auto-router, там Export Design File и сохраняем. В TopoR Импорт -> Specctra и открываем файл. Теперь надо немного настроить. В Параметрах дизайна (F4) удаляем лишние 14 слоёв, в Ширине проводников ставим от 0,3 до 0,6 мм. Нажимаем кнопку Автотрассировка, в настройках галки Переназначить функционально эквивалентные контакты компонентов (на всякий случай: мне показалось, что данная опция не совсем работает или даже совсем не работает), Однослойная трассировка и жмём кнопку Запустить. Трассировщик автоматически сохраняет лучшие варианты, которые потом можно добавить в проект. Трассировка закончится только после нажатия кнопки Остановить. Обращу внимание, что перемычки расставляются автоматически, и даже размещаются контактные площадки под них. Я дождался, пока количество переходов не достигло 30 (т.е. 15 перемычек):

15 перемычек против 43 в ARES - гораздо лучше!

Потратив 5 минут и чуть переместив компоненты/раздвинув границы платы можно получить 10 переходов (5 перемычек), что уже допустимо:

А как по мне - 5 минут перемещать уже накиданное гораздо веселей, чем с нуля всё раскладывать по плате.
Белые кружочки - нарушения DRC (дорожки/компоненты расположились слишком близко). Не беда - вручную чуть передвинем эти самые компоненты и дорожки и нажмём F7 - они аккуратно перепроложатся, ошибки устранены (впрочем, я видел, как эта самая F7 глючит: после очередного нажатия ложит одну из дорог поверх нескольких других, а потом ругается об ошибке).

Специфичная для TopoR кривизна дорожек веет тёплой ламповостью и напоминает про времена, когда платы разводили карандашом на листочке в клеточку, а на текстолите рисовали нитрокраской/нитролаком и иголкой/шприцем/пастиком гелевой ручки. Лично меня это прёт.

Когда результат получится удовлетворительный, можно либо экспортировать плату, либо распечатать прямо из программы (есть даже галочка Зеркальное отображение, видимо специально для ЛУТ).

Пример реальной платы:

Полигоны в TopoR рисовать можно, причём сплошные/штрих/сетка, но я про них забыл. На этой плате нарисовал их маркером для дисков. Штрихованные пятачки - как раз перемычки.

Буду рад, если статья помогла кому автоматизировать нудные процессы. Буду благодарен, если расскажете про более удобные инструменты для авторазмещения и автотрассировки (особенно авторазмещения).

Материал был написан для сайта RCOnline.ru в 2007 году.

Некоторое время назад случайно натолкнулся в интернете на две очень интересные программки, предназначенные для рисования принципиальных электронных схем и разводки печатных плат. Обе программы переведены с немецкого на русский язык В. Щербаковым, что позволяет использовать их даже неопытным моделистам и начинающим электронщикам. Программы не связаны между собой, и не обладают такими широкими возможностями, как широко известные пакеты OrCad, PCad и Accel-EDA и другие, тем не менее, с их помощью можно нарисовать достаточно сложную схему и трассировать двухстороннюю печатную плату. Обе программы имеют готовые библиотеки элементов, кроме того, в каждой их них можно легко создать собственный элемент, как схемный, так и PCB.

Так как обе эти программы были анонсированы как Freeware, думаю, что не нарушу ни чьих авторских прав, выложив их и на этом сайте.

Первая программа — Splan — «рисовалка» принципиальных схем. содержит девять файлов «тела» программы и папки bibo, содержащей готовые библиотеки схемных элементов. Необходимо отметить, что набор готовых элементов, особенно цифровых и аналоговых микросхем, не очень велик, однако пользователь может нарисовать нужные элементы с помощью встроенного редактора. Программа поддерживает сквозную нумерацию однотипных деталей.

Разумеется, программа позволяет чертить основные геометрические фигуры, линии, точки соединений, делать текстовые вставки и надписи, а также оформить готовую схему в соответствии с требованиями, предъявляемыми к техническим чертежам.

Программа не требует инсталляции, как таковой. Достаточно просто распаковать архивный файл в нужную папку, и программа готова к работе. Программа рассчитана для работы под Windows любой версии (Win-*, NT, 2000, XP), и занимает на диске чуть больше одного мегабайта.

Обращаю ваше внимание, что все свои дальнейшие разработки и публикации с принципиальными схемами и рисунками печатных плат я буду делать, используя именно эти две программы!

P.S. Жизнь не стоит на месте — за истекшие 7 лет обе программы были существенно модифицированы разработчиками. В настоящее время актуальны и . Программы имеют существенно большие возможности, чем их предшественницы, так, к примеру, Sprint-Layout, умеет трассировать четырех-слойные печатные платы, и обладает гораздо более удобными сервисными возможностями, а sPlan представлена в портабле-варианте, не требующем инсталляции на жесткий диск. Обе новые версии программ имеются в прилагаемых архивах.

Прошу учесть, что форматы выходных файлов, созданные в ранних версиях программ, читаются старшими версиями, при этом они, как правило, модифицируются под формат старшей версии. Но, к сожалению, младшие версии программ не понимают файлы, созданные в старших версиях sPlan и Sprint-Layout.

Подготовить рисунок печатной платы поможет бесплатная программа Sprint Layout . Программа проста в использовании, полностью переведена на русский язык включая файл справки и пригодится при изготовлении двухсторонних и многослойных печатных плат. Sprint Layout богата своими возможностями, можно наносить на плату контакты, проводники, фигуры и текст. Из дополнительных возможностей программы можно перечислить SMD маска, маска по олову, металлизация, контроль и интегрированный автотрассировщик. Функция "Фотовид" позволяет увидеть печатную плату в реалистичном виде.

Программа для печатных плат

Существует множество программ для создания печатных плат , большинство из них коммерческие. Sprint Layout отличная бесплатная альтернатива платным собратьям, поддерживающая экспорт в формат Gerber (.GBL, .GTL, .GBS, .GTS, .GBO, .GTO, .GBP, .GTP, .GKO, .GM1, .GM2, .GPT, .GPB), Excellon (Сверловка.DRL) и HPGL (фрезеровка) файлов. Так что если у Вас под рукой есть фрезерный или сверлильный станок с программным управлением, то можно печатную плату обработать более точно, задействовав автоматические системы. Её профессиональные возможности не уступают дорогостоящим программам подобного рода. В архиве для загрузки вместе с программой дополнительно включена папка с набором макросов включающими в себя обширную базу элементов отечественного и зарубежного производства. Чтобы задействовать дополнительные элементы набора просто скопируйте содержимое папки "Дополнительные макросы" в папку "MAKROS".

Официальный сайт: http://www.abacom-online.de
Операционные системы: Windows All
Поддерживаемые языки: русский
Версия: 5.0
Лицензия: freeware (бесплатно )

Справочник Документация

Лучшая программа для трассировки печатных плат

"Документация" - техническая информация по применению электронных компонентов , особенностях построения различных радиотехнических и электронных схем , а также документация по особенностям работы с инженерным программным обеспечением и нормативные документы (ГОСТ).

Нынешние востребованные программы для печатных плат позволяют не только получить готовый чертеж, созданный по схеме. В их функционал входят:

разводка;
трассировка (как ручная, так и автоматическая);
поиск неисправностей в проекте;
связывание компонентов схемы с их посадочными местами;
3D просмотр готового проекта, с возможностью печати.

Самыми дельными программами из доступных, будут: KiCAD и DipTrace.

Обладает бесплатной версией, вполне пригодной для решения большинства задач не промышленного характера. Встроенный модуль PCB Layout с автоматической трассировкой отлично подойдет, как для плат небольшого размера, так и для более объемных вариантов, без использования привычных сеток. Его функционал существенный и начинается с сужения трасс и заканчивая самостоятельной оптимизацией размера платы. Проверяет автоматически весь проект на всех стадиях его создания, что исключает возможность существенных ошибок и на порядок ускоряет поиск неисправности. Очень мощный инструмент, при всей его простоте. Следует отметить, что его разработали отечественные специалисты, а это значит, что вся документация и официальная информация полностью на русском языке.

В библиотеке имеется более 100 000 готовых элементов. Но, ограничиваться ими не обязательно, так как создание нового компонента со своими свойствами займет всего несколько минут.

KiCAD

Главным плюсом KiCAD является огромное количество существующих библиотек компонентов, благодаря открытому программному коду. Также работает отличный поиск ошибок, который четко их указывает и дает дополнительные рекомендации, что невероятно удобно, как для новичков, так и для профессионалов с массой сложных проектов. Обратить внимание стоит и на русскоязычное меню.

Работа в программе начинается с создания нового проекта, создав который начинается работа в редакторе схем Eeschema. Все компоненты можно использовать стандартные, загрузить чужие, редактировать существующие, или создать новые.

Автоматическую трассировку целесообразнее проводить при помощи свободного трассировщика FreeRouter. При этом самые ответственные трассы целесообразнее развести самостоятельно, а далее все сделает FreeRouter. Так можно добиться наибольшей продуктивности процесса.