Как освоить радиоэлектронику с нуля

Глава 12 Софт радиоконструктора

В этой главе речь пойдет о компьютерных программах, которые помогают радиолюбителям (рисовальщики принципиальных схем, разработчики печатных плат, программы для определения номиналов радиодеталей и т. д.). Особого внимания заслуживает комплекс программ CircuitMaker 2000.

Пакет программ CircuitMaker 2000 предназначен в основном для обучения навыкам схемотехнического моделирования смешанных аналого-цифровых устройств и разработки печатных плат на компьютерах под управлением Windows 95/98/2000/NT/XP. Он имеет некоторые особенности, ориентированные на применение в учебном процессе. CircuitMaker (рис 12.1), разработанный фирмой MicroCode, в настоящее время принадлежит компании Altium.

Рис. 12.1. Внешний вид программы для рисования принципиальных схем.

Существует несколько разновидностей этой программы, их вы можете увидеть в табл. 12.1. С помощью CircuitMaker производится графический ввод принципиальных электрических схем, моделирование смешанных аналого-цифровых устройств и разработка печатных плат.

Фактически в одном пакете содержится компьютерная виртуальная электронная лаборатория, выполняющая цикл сквозного проектирования электронной аппаратуры широкого профиля. Программа CircuitMaker обеспечивает графический ввод принципиальных схем и их моделирование, разработка печатных плат производится с помощью входящего в состав пакета программы TraxMaker (рис. 12.2) или внешних программ PADS, P-CAD, Protel и др.

Рис. 12.2. Внешний вид программы для рисования печатных плат.

Однако обратим внимание, что в наиболее привлекательной для студентов версии пакета список соединений проекта, необходимый для разработки плат, выполняется только в формате программы ТгахМакег, которая не входит в его состав. Поэтому студенческую версию возможно использовать только для схемотехнического моделирования, а для разработки плат следует применять коммерческие версии. Стандартная версия (Standard Edition) обладает характеристиками, которые вы можете увидеть ниже.

Редактор принципиальных схем:

• чертеж схемы располагается на одном или нескольких листах;

• при создании схемы используются символы стандартных электрорадиоэлементов и макромодели нестандартных элементов, создаваемых пользователями;

• имеются удобные средства для изменения параметров источников сигналов и других компонентов;

• имеются средства имитации неисправностей (короткое замыкание контактов, разрыв цепи, неверные номиналы компонентов и др.);

• списки соединений схемы составляются в форматах ТгахМакег, Protel, Tango (используется в P-CAD для Windows) и OrCAD;

• в текстовых надписях символы кириллицы не допускаются;

• ограничений на количество компонентов, выводов, узлов цепей не имеется.

Программа моделирования:

• использует расширенную версию алгоритма SPICE 3F5 для моделирования аналоговых устройств и алгоритм XSPICE для моделирования смешанных аналого-цифровых устройств. При этом полностью поддерживаются встроенные модели и макромодели аналоговых компонентов в формате SPICE, разрабатываемые фирмами — производителями электронных компонентов и публикуемые в Интернете (для цифровых компонентов эта практика менее распространена);

• имеет встроенные модели полупроводниковых приборов (диодов, фотодиодов, тиристоров, биполярных и полевых транзисторов, МОП- и БСИП-транзисторов [последние в виде макромоделей], оптоэлектронных приборов), электронных ламп, индикаторов, ключей, примитивов элементов цифровой логики, цифровых ИС, аналоговых линейных ИС, регуляторов напряжения, линий задержки, линий передачи, устройств выполнения математических операций, источников аналоговых и цифровых сигналов, виртуальных инструментов (осциллографов, измерителей частотных характеристик, цифровых мультиметров, анализаторов логических сигналов);

• библиотека моделей содержит модели 4000 компонентов;

• выполняет стандартные виды анализа: расчет режима нелинейных схем по постоянному току (ОР) и передаточных характеристик в режиме по постоянному току (DC), расчет частотных характеристик (АС) и переходных процессов (Transient), включая расчет спектров (Fourier), выполняет одновременную вариацию двух параметров (Parameter Sweep);

• предусмотрена возможность отображения текущих результатов моделирования;

• для аналоговых устройств рассчитываются токи, напряжение и другие характеристики, для цифровых — временные диаграммы логических состояний;

• имеется постпроцессор обработки результатов моделирования;

• предусмотрена «горячая» связь между схемой и экраном отображения результатов моделирования.

Редактор печатных плат:

• печатные платы имеют до 8 электрических слоев (6 сигнальных и 2 слоя металлизации), а также средства нанесения масок краски и пасты;

• поддерживается английская и метрическая система единиц;

• максимальный размер платы 32x32 дюйма;

• разрешающая способность 1 мил = 0,001 дюйма = 00254 мм;

• поддерживаются компоненты как со штыревыми, так и с планарными выводами;

• библиотека корпусов содержит 2000 компонентов;

• списки соединений схемы проекта загружаются в форматах TraxMaker, Protel, Tango (используется в P-CAD для Windows), PADS и OrCAD;

• имеются средства автоматического размещения компонентов и трассировки сеточного типа;

• создаются Gerber-файлы в формате RS274 (D и X) и управляющих файлов для сверлильных станков;

• создаются отчеты о проекте, DXF-файлы и данные для оборудования автоматического монтажа компонентов.

Студенческая версия (Student Edition) предназначена только для применения на домашних компьютерах и не может использоваться в учебных заведениях. Эта версия в целом аналогична Standard Edition, но имеет следующие ограничения:

• не более 50 компонентов в проекте;

• библиотека моделей ограничена 1000 компонентами;

• редакторы символов и макромоделей (иерархических структур) недоступны;

• список соединений схемы проекта, передаваемый редакторам печатных плат, формируется только в формате программы TraxMaker.

Профессиональная версия (Professional Edition)

отличается от стандартной наличием 6 дополнительных видов моделирования (расчет комплексных сопротивлений двухполюсников, вариация температуры, статистический анализ по Монте-Карло, анализ наихудшего случая, расчет передаточных функций по постоянному току, анализ уровня внутреннего шума). Она также имеет новые встроенные модели компонентов, библиотека увеличена до 6000 моделей, расширены возможности импорта/экспорта данных и усовершенствованы алгоритмы трассировки проводников печатных плат (в частности, добавлен новый волновой алгоритм с возможностями Ripup & Retry), библиотека корпусов компонентов расширена до 5400 типов. Кроме того, предоставляется возможность описания моделей цифровых устройств на языке высокого уровня SimCode. В ее состав включена также программа TraxCAM PRO для просмотра и редактирования Gerber-файлов.

CircuitMaker 2000 дополняется обучающей программой CircuitMaker CBT (Computer Based Training), имеющей 28 разделов по основам электроники и методам моделирования. Она поставляется на отдельном компакт-диске вместе с учебником для студентов и ответами к упражнениям.

CircuitMaker — это один из наиболее удобных пакетов для работы со схемами, хотя, конечно, не без недостатков, а где их нет? Во всяком случае, затраты времени на рисование схем и печаток в пакете CircuitMaker небольшие. Имея минимум знаний по теории электроники (электронных приборов), вы можете успешно использовать CircuitMaker, чтобы разрабатывать и моделировать электрические цепи. Для новичков CircuitMaker идеально подходит для изучения и экспериментирования с электроникой (электронным приборами) и проектированием интегральных микросхем.

Основная и грубая ошибка программы, оставшаяся из предыдущей версии, заключается в том, что при размере схемы больше, чем экран монитора, и при экспорте файла в формат BMP, соединительные точки, а иногда и детали исчезают. Выход из этой ситуации — экспорт файла в WMF, а затем его конвертация в любой другой формат, здесь особых проблем нет. Все остальное в программе работает отлично.