Protel 99se +kurs (03).pdf

Kurs Protela

Spotkania

z Protelem 99 SE

Spotkanie 3

Na poprzednim spotkaniu narobiłem Ci sma−

ku, pokazując elementy „własnej roboty“, po−

zwalające przeprowadzić symulację układu

wprost ze schematu. W tym miesiącu zajmie−

my się tworzeniem własnej biblioteki schema−

towej. Nie zlekceważ informacji z tego artyku−

łu. Nawet jeśli nie zdecydujesz się na stworze−

nie bibliotek od podstaw i będziesz wykorzy−

stywać te dostarczone z Protelem gwarantuję

Ci, że z czasem i tak zostaniesz zmuszony do

stworzenia takiego czy innego elementu bi−

bliotecznego. Nie unikniesz tego, więc od razu

naucz się tworzyć porządne elementy ze świa−

domością, które ich składniki są najważniejsze

i dlaczego.

Tworzenie własnej

biblioteki

Stworzenie własnej, prywatnej biblioteki (jak

to ładnie brzmi, prawda?) jest bardzo łatwe.

Nie obawiaj się − poprowadzę cię krok po

kroku. Pamiętaj, że jeśli coś pójdzie inaczej

niż w moim opisie, za pomocą klawisza Esc

lub prawego przycisku myszy zawsze mo−

żesz wycofać się „na z góry upatrzone pozy−

cje”, jak armia austriacka po „zwycięskiej”

bitwie podczas I wojny światowej.

Generalnie rzecz biorąc, jedno kliknięcie

na obiekt przygotowuje go do przesuwania

i zmiany rozmiarów, natomiast podwójne

kliknięcie otwiera okno pozwalające na mo−

dyfikację wszystkich właściwości.

Przy okazji pozwolę sobie na małą dy−

gresję. W dalszym opisie podaję Ci sposoby

na zrealizowanie poszczególnych celów.

Nie są to jedyne sposoby − zwykle dany cel

można zrealizować inaczej, czasem nawet

szybciej. Zwykle nie można powiedzieć, że

jest jeden najlepszy sposób – wiele zależy

od upodobań i przyzwyczajeń operatora. Po

drugie, celowo nie chcę też od razu odkry−

wać wszystkich kart i mącić obrazu sprawy

wieloma dodatkowymi szczegółami i możli−

wościami.

Zgodnie z tą zasadą, nie zastanawiając się

dlaczego, od razu utworzymy oddzielny, zu−

pełnie nowy projekt ( Design ), który będzie

zawierał tylko bibliotekę. Umieścimy go

w „kanonicznym” folderze z pozostałymi bi−

bliotekami. Ale Ty najpierw, po otwarciu

Protela, zamknij otwarty aktualnie projekt

(projekty) poleceniem Alt+F – D (File, Clo−

se Design).

Gdy Protel jest już „pusty”, załóż nowy

projekt, czyli wykonaj polecenie Alt+F – G

( File, New Design ). Po ukazaniu się okna

wpisz nazwę projektu, np. MojaBibliote−

ka.ddb i upewnij się, że projekt trafi do fol−

deru bibliotek schematowych ( C:\Program

Files\Design Explorer 99 SE\Library\Sch\

MojaBiblioteka.dbb ).

Gdy zostanie stworzony nowy projekt,

w lewym wąskim oknie pod jedyną zakładką

Explorer rozwiń, znajdź i zaznacz folder Do−

cuments . Teraz poleceniem Alt+F – N ( File,

New ) utwórz nowy dokument. Wybierz nie

Schematic Document , tylko Schematic Libra−

ry Document , jak zaznaczyłem czerwoną ob−

wódką na rysunku 9 . Zmień też od razu na−

zwę ze Schlib1.lib na MojaBiblioteka.lib .

Uwaga! Nie zapomnij o okresowym zapi−

sywaniu pracy poleceniem F– S ( File, Save ),

bo w razie awarii będziesz gorzko żałował

(a Protel na niektórych komputerach ma ten−

dencję do zawieszania się i do innych błędów).

Po kliknięciu zakładki Browse w lewym

panelu, ekran będzie wyglądał jak na rysunku 10 :

nasza biblioteka zawiera jeden element Com−

ponent_1 , ale jest to element „pusty”.

Proponuję, żebyśmy stworzyli najpopu−

larniejszy element, czyli rezystor. Niech ma

on w bibliotece krótką nazwę R.

zupełnie nieistotny. Z „elektrycznego” punk−

tu widzenia absolutnie najważniejsze są koń−

cówki, czyli wyprowadzenia – po angielsku

pins . Rezystor ma dwa wyprowadzenia –

Rys. 9

Rys. 10

Pins, czyli końcówki

Tworzenie elementów bibliotecznych jest

niemal identyczne, jak rysowanie schema−

tów. Wykonaj polecenie T– C ( Tools, New

Component ) i w otwartym okienku zamiast

Component_2 wpisz po prostu dużą literę

R jako nazwę nowego elementu. Po kliknię−

ciu OK lub Enter w lewym panelu pojawi się

ten element o nazwie R. Na razie element

jest „pusty” i trzeba go zdefiniować.

Poszczególne składniki elementu możemy

dodawać za pomocą skrótów ( P − ... ) z menu

Place lub wykorzystując paletę SchLibDra−

wingTools , pokazaną na rysunku 11 .

Co w elemencie jest najważniejsze?

Nie chodzi wcale o narysowanie symbolu

rezystora, na przykład za pomocą zwykłej li−

nii (poleceniem P– L). Dla programu wy−

gląd elementu jest najmniej ważny, wręcz

Rys. 11

Rys. 12

Elektronika dla Wszystkich

Maj 2002

Kurs Protela

umieśćmy je na rysunku. Najpierw jednak po−

większ obraz maksymalnie, wykonując kilka−

krotnie polecenie Z– I , dbając, by dwie krzy−

żujące się linie bazowe pozostały na środku

ekranu. Teraz polecenie P– P ( Place, Pins )

spowoduje pojawienie się końcówki, jak na

rysunku 12 .

I teraz bardzo ważna sprawa: zwróć uwa−

gę na szare kółeczko z jednej strony – to jest

najważniejszy punkt. Właśnie ten punkt ma

„właściwości elektryczne”. To ten punkt,

a raczej wszystkie podobne punkty, charakte−

ryzują wiele właściwości elementu biblio−

tecznego. Na schemacie właśnie do tego „go−

rącego punktu” będzie dochodził „przewód”.

Dlatego, mówiąc obrazowo, podczas tworze−

nia elementu bibliotecznego musisz zawsze

umieszczać wyprowadzenia „zielonym do

góry”, czyli „gorącym punktem” na zewnątrz

− projektując element, umieszczaną końców−

kę możesz obracać przez naciskanie spacji.

Na rysunku 13 możesz zobaczyć dwa etapy

ustawiania końcówek rezystora. Wewnętrz−

ne, „zimne” końce wyprowadzeń są oddalo−

ne o 30 jednostek (0,3 cala), czyli trzy skoki

kursora (kratki na ekranie). Zrób to samo

i zapisz efekty pracy poleceniem F– S .

by element wyglądał na przykład jak na

rysunku 15b .

Czy poradzisz sobie z narysowaniem ele−

mentu, jak na rysunku 15a?

Ramka właściwości po zmianach pokazana

jest na rysunku 16 . Jedno kliknięcie na niebie−

skim prostokącie obok napisu Color otworzy

większą ramkę z kolorami. Znajdź kolor czar−

ny (numer 3) i podwójnie na nim

kliknij. Warto w dolnych kratkach

zdefiniować własne kolory – po

kliknięciu przycisku Define Custom

Color otworzysz kolejną ramkę, po−

kazaną na rysunku 17 . Po kolejnym

kliknięciu OK lub Enter nasz rezy−

stor będzie wyglądał jak na rysunku 18 .

Efekt jest może i interesujący, ale mi taka

postać nadal się nie podoba, nie wspominając

o cyferkach 0 i 1. Skasujmy narysowaną linię

(klawiszem Delete, zaznaczywszy ją wpierw

jednym kliknięciem) i narysujmy prostokąt

według rysunku 15b (nie zapomnij o klawiszu

Ctrl ). Podwójne kliknięcie na prostokącie

otworzy ramkę z właściwościami. Prostokąt

ma tych właściwości więcej, niż linia. Oddziel−

nie ustalamy kolor obrysu, oddzielnie kolor

wypełnienia. Zmień kolor obrysu na czarny,

a wypełnienia na biały. Dodatkowo zmień

grubość obrysu na Small . Tabelka po zmia−

nach pokazana jest na rysunku 19 . Prostokąt

z obrysem Small z rysunku 20a wydaje się

zbyt filigranowy, a z obrysem Medium we−

dług rysunku 20b jakby za ciężki.

Patrząc z estetycznego punktu widzenia,

wadą Protela jest konieczność wykorzysty−

wania tylko czterech grubości linii ( Smallest,

Small, Medium, Large ). Ale często wadę tę

można obejść: najpierw narysuj prostokąt

Fot. 15a,b

Fot. 16

Po poleceniu

P– L kursor

skacze z du−

żym skokiem

(0,1 cala), ale

nie zapominaj

o klawiszu

Ctrl . Jeśli na−

ciśniesz kla−

wisz Ctrl podczas rysowania, skok będzie

dziesięć razy mniejszy i wtedy bez trudu na−

rysujesz, co zechcesz. Składniki obrazka mo−

żesz też modyfikować po narysowaniu.

Kliknięcie na składniku spowoduje jego wy−

branie i umożliwi przesunięcie w inne miej−

sce oraz zmianę kształtu. Po takim pojedyn−

czym kliknięciu dowolnego składnika poja−

wią się na nim szare punkty, które można

przeciągać myszką (podczas ciągnięcia naci−

śnij Ctrl , żeby zmniejszyć skok).

Niebieska cienka linia z rysunku 15a nie−

zbyt nam odpowiada. Zmieńmy to!

Podwójne kliknięcie na linii otworzy ramkę

z właściwościami składnika,

w tym wypadku linii. Zmień

grubość linii (Line Width) na

Medium , a kolor na czarny.

Rys. 13

Rys. 14

Fot. 18

Fot. 19

o rozmiarach 30

x 10 jednostek

z czarnym obrysem

Smallest i czarnym

wypełnieniem, jak

na rysunku 21a ,

potem na nim drugi

prostokąt 28 x 8

z czarnym obrysem

Small i białym

A teraz uwaga! Na rysunku 14 mamy...

gotowy element.

Tak! Ten bezcielesny potworek już zasłu−

guje na miano elementu. Element nie musi

mieć „ciała”; najważniejsze są wyprowadze−

nia, a właściwie ich „gorące punkty”.

W zasadzie moglibyśmy wykorzystywać

stworzony właśnie eteryczny „rezystor” do

rysowania schematu, a potem do tworzenia li−

sty połączeń (netlisty) i projektowania płytki.

Ponieważ jednak jesteśmy zgodni w opi−

nii, iż nie jest to szczególnie udany wytwór

myśli inżynierskiej XXI wieku, a raczej kula−

wa namiastka rezystora, więc dodajmy mu

„ciało” i zmodyfikujmy właściwości.

Fot. 17

Fot. 20a,b

Zabawa w rysowanie

Możemy, po prostu, dorysować prostokąt li−

nią z pomocą polecenia P– L i efekt będzie

wyglądać jak na rysunku 15a . Możemy też

umieścić na schemacie prostokąt wykorzy−

stując polecenie P– R ( Place, Rectangle ),

Fot. 21a,b,c

Maj 2002

Elektronika dla Wszystkich

Kurs Protela

wypełnieniem ( rysunek 21b, c ). Sprawdź,

jak prezentuje się nasz rezystor przy różnych

wielkościach obu prostokątów i przy różnych

grubościach obu obrysów. Kilka przykładów

wykorzystania wewnętrznego prostokąta

z białym obrysem i wypełnieniem znajdziesz

na rysunku 22 .

przeciągania – myszka jest jednak lepsza niż

wybór opcji w tabeli, bo podczas przeciągania

widać „gorący punkt” i trudniej o pomyłkę.

Color − choć odróżnienie końcówki od „zwy−

kłej” linii za pomocą innego koloru ma pewien

sens, my wykorzystamy kolor czarny do wszyst−

kich składników elementu bibliotecznego.

Opcje Dot Symbol

i Clk Symbol zmie−

niają tylko wygląd

końcówki. Potrzebne

są zwłaszcza do

układów cyfrowych

jako oznaczenie ne−

gacji i wejścia zega−

rowego − na razie nie

masz potrzeby ich

wykorzystywać.

Możesz później

sprawdzić, co zmie−

niają w wyglądzie

końcówki.

Ważna jest nato−

miast zawartość

okienka Electrical

Type . Domyślnie mamy tu typ Passive , czyli

jest to końcówka pasywna, bierna. W przy−

padku rezystora niech tak pozostanie, ale od

razu sprawdź, że po rozwinięciu okienka

masz osiem możliwości. Jeśli nasze wypro−

wadzenie byłoby końcówką zasilania, warto

zmienić typ na Power . Jeśli byłoby wyjściem

– na Output , wejściem – Input , itd. Nie jest to

nieodzowne, ale warto dopilnować porządku,

bo potem pomoże to wstępnie sprawdzić po−

prawność schematu. Na poprzednim spotka−

niu po narysowaniu schematu sprawdzaliśmy

jego ostateczną wersję poleceniem T− E ( To−

ols, ERC ). Wtedy nie zwróciłem Ci uwagi na

zakładkę Rule Matrix . Zobaczysz ją na ry−

sunku 25 . Matryca ta określa, jak podczas

sprawdzania gotowego schematu potrakto−

wane będą połączenia poszczególnych koń−

cówek. Wiadomo, że na przykład wyjście nie

powinno być dołączone do końcówki zasila−

nia – odszukaj w matrycy pozycje Output Pin

i Power Pin . Na ich „skrzyżowaniu” znaj−

dziesz kratkę czerwoną, co oznacza, że takie

połączenie na schemacie zaowocuje podczas

sprawdzania komunikatem o błędzie ( Error ).

I słusznie, bo wyjść nie dołączamy do szyn

zasilania. Z kolei połączenie na schemacie

końcówki zasilania ( Power Pin ) z końcówką

typu wejście−wyjście ( IO Pin ) zaowocuje

ostrzeżeniem ( Warning ). I słusznie, bo to

dziwny pomysł podłączać taką końcówkę do

szyny zasilania.

Zwróć uwagę, że końcówka typu Passive

nigdy nie da ani komunikatu o błędzie ani

ostrzeżenia. W przypadku rezystora końcówki

mają być typu Passive , bo w różnych układach

są włączane na wszelkie możliwe sposoby.

Wróćmy do właściwości końcówki we−

dług rysunku 24. Kolejną określa opcja Hid−

den – ukryty. Jeśli ją zaznaczysz, końcówka

elementu... zniknie. Przekonaj się o tym, tyl−

ko zapamiętaj, gdzie leży ukryte wyprowa−

dzenie. Podwójne kliknięcie na to „puste”

miejsce otworzy tabelę z rysunku 24.

Ukrywanie końcówek (zasilania) stosuje−

my powszechnie w symbolach elementów lo−

gicznych. I tylko w ukrytej końcówce bardzo

ważną rolę odgrywa nazwa ( Name ). Wiado−

mo, że na przykład układy cyfrowe TTL za−

silane są napięciem 5V. W „cyfrowym” ele−

mencie bibliotecznym ujemna końcówka za−

silania ma odpowiedni numer ( Number ), np.

7 lub 8 oraz nazwę ( Name ) GND , a dodatnia

numer 14 lub 16 i nazwę ( Name ) VCC . Obie

są ukryte i wygląda na to, iż podczas rysowa−

nia schematu pozostają niepodłączone.

W rzeczywistości na schemacie wszystkie

ukryte końcówki zostają automatycznie,

choć niewidzialnie połączone ze sobą

i z siecią ( Net ) o danej nazwie ( Name ). Do

sieci ( Nets ) jeszcze wrócimy.

W każdym razie w naszym rezystorze nie

ukrywaj końcówek. Ukryte za to powinny

być nazwa ( Name ) i numer ( Number ) koń−

cówki – wyczyść więc okienka Show Name

i Show Number .

I kolejna ważna właściwość końcówki:

Pin Length – długość końcówki. Domyślnie

jest równa 30 (0,3 cala). Żeby nasze schema−

ty nie były rozwlekłe, zmienimy długość na

co najwyżej 10 (0,1 cala).

Opcję Selection pozostaw nie zaznaczoną

– nie ma żadnej potrzeby, by element biblio−

teczny umieszczany na schemacie był od ra−

zu zaznaczony i podświetlony (na żółto).

Po wprowadzeniu tych zmian i podobnej

zmianie drugiej końcówki element wygląda, jak

na rysunku 26 . Zapisz go poleceniem F– S .

Fot. 24

Fot. 22

Fot. 23

Nie żałuj czasu i pobaw się z rysowaniem

różnych postaci „ciała” elementu. Przy okazji

opanujesz „palcówkę”, czyli nauczysz się

tworzyć i biegle modyfikować właściwości

składników. Śmiało wypróbuj też kolejne

składniki, które możesz wykorzystać do ryso−

wania „ciał” innych elementów (polecenia P−

A, P−I, P−E, P−C, P−O, P−Y, P−B, P−T ). Wła−

ściwości możesz modyfikować po umieszcze−

niu na arkuszu, dwukrotnie klikając na skła−

dnik. Możesz je też zmodyfikować przed

umieszczeniem na arkuszu naciskając klawisz

Tab . Przykładowo umieszczając tekst: naj−

pierw polecenie P– T ( Place, Text ), potem

klawisz Tab , potem w otwartym okienku mo−

żesz zmienić właściwości: treść napisu, jego

położenie i orientację, kolor, a nawet krój

i wielkość czcionki, i dopiero wtedy umieścić

tekst na arkuszu naciskając OK lub Enter .

Przy okazji pobaw się też kolorami i zde−

finiuj podręczne kolory niestandardowe ( De−

fine Custom Colors ) w tym czarny, za pomo−

cą palety pokazanej na rysunku 17.

Przypuśćmy, że ostatecznie zdecydujesz

się na wygląd „ciała” rezystora, jak na

rysunku 23 (czarny prostokąt o wymiarach

30 x 10 z czarnym obrysem Smallest i na nim

drugi o wymiarach 28 x 8 z czarnym obry−

sem Small i białym wypełnieniem.

Fot. 25

Właściwości wyprowadzeń

Powróćmy teraz do wyprowadzeń. Skróćmy

ich długość i zmieńmy numerację końcówek

z 0, 1 na 1, 2 i ukryjmy wszystkie numerki.

Podwójne kliknięcie na końcówce (wypro−

wadzeniu) nr 0 otworzy ramkę. Rysunek 24

pokazuje tabelkę po zmianach.

Nazwa końcówki ( Name ) i numer ( Number )

niech pozostaną jednakowe; w tym wypadku

zmień tylko z 0 na 2. X−Location i Y−Location

wyznaczają położenie końcówki – na razie nie

zmieniaj tu nic, potem możesz przeciągnąć

końcówkę w inne miejsce myszką. Tak samo

myszką i klawiszem spacji możesz zmienić

orientację ( Orientation ) końcówki podczas

Fot. 26

Elektronika dla Wszystkich

Maj 2002

Kurs Protela

Inne ważne właściwości

Właściwości końcówek i „ciała” to nie wszy−

stko. Element biblioteczny ma szereg dal−

szych właściwości. Wykorzystajmy je!

Chcemy, żeby po umieszczeniu na schema−

cie nasze rezystory miały oznaczenia zaczynają−

ce się od litery R. Osiągniemy to poleceniem

T– D ( Tools, Description ) i wpisując w pole

Default Designator dużą literę R albo lepiej R? .

Pole Sheet Part Filename pozostaw puste

– jest wykorzystywane tylko w dużych wie−

loarkuszowych schematach.

Wpole Description możesz wpisać opis ele−

mentu, na przykład Rezystor (ja w takich przy−

padkach z zasady nie stosuję polskich liter).

Definiując element biblioteczny od razu

możemy przewidzieć, jaką obudowę będzie

miał rzeczywisty element na płytce. W przy−

padku klasycznych układów scalonych spra−

wa jest prosta – będzie to typowa obudowa,

np. DIP−14 czy DIP−16. Z rezystorem jest

trudniej. Rezystor może być zmontowany na

leżąco lub na stojąco, przy czym wielkość za−

leżna jest też od mocy (obciążalności). Oczy−

wiście typ obudowy możemy ustalić po nary−

sowaniu schematu, ale już na etapie tworze−

niu elementu bibliotecznego można i warto

przewidzieć jedną lub kilka obudów. Umoż−

liwiają to pola Footprint 1... Footprint 4 . Na

razie, z braku lepszego konceptu, możemy tu

wpisać cztery standardowe nazwy obudów

z biblioteki „płytkowej” np. AXIAL−

0.3...AXIAL−1.0 . Po modyfikacji tabelka wy−

glądać będzie jak na rysunku 27 .

Teraz mamy już wszystkie infor−

macje, potrzebne przy tworzeniu

płytki drukowanej. Ale nadal brak

danych potrzebnych do symulacji.

Za chwilę to uzupełnimy.

Symulacja

Zauważ, że tabelka Component Text

Fields z rysunku 27 ma dwie dodat−

kowe zakładki. Zobacz, co jest pod

nimi. Okazuje się, że każdy element

biblioteczny ma przygotowane „od

urodzenia” pola, w których może pojawić się

jakaś treść. Pod zakładką Library Fields masz

osiem pól tekstowych ( Text Fields ), przezna−

czonych tylko do odczytu (Read−Only), gdzie

możesz wpisać informacje, które dla każdego

elementu będą takie same. Dodatkowo pod

zakładką Part Field Names masz 16 innych

pól, gdzie ewentualnie później, po umieszcze−

niu elementu na schemacie wpiszesz informa−

cje o danym egzemplarzu elementu. Teraz

projektując element biblioteczny możesz

w nie wpisać nie wartości, tylko nazwy pól

czy raczej parametrów, które później wpi−

szesz w polach Part Fields elementu. (Nie

przejmuj się, jeśli nie wszystko rozumiesz.)

W przypadku rezystora wyczyść wszyst−

kie pola pod zakładką Part Field Names .

Kliknij zakładkę oznaczoną Library Fields .

Wypełnij pola 1, 4 i 5 tekstem:

Text Field 1 type=RESISTOR(R)

Text Field 4 pins=1:[1,2]

Text Field 5 netlist=%D %1 %2 %V

dokładnie tak, jak pokazuje rysunek 28 . Na

koniec kliknij OK lub Enter i zapisz

pracę F– S .

Właśnie podałeś informacje dla

programu symulacyjnego SPICE.

Pierwsza linia mówi, że jest to rezy−

stor, czwarta informuje o numerach

końcówek, pierwsza i piąta wskazu−

ją, że w netliście do symulacji ele−

ment będzie opisany swoim nume−

rem (%D − Designator ), a wartość

rezystancji zostanie pobrana z pola

wartość (%V – Part Value).

Rys. 28

Moje szczere gratulacje!

Zakończyłeś właśnie definiowanie najpo−

pularniejszego elementu!

Nie taki diabeł straszny

Może jednak się martwisz, że w innych ele−

mentach takich informacji, potrzebnych do sy−

mulacji jest więcej. Ana dodatek ty oczywiście

nie wiesz, dlaczego ma być tak, a nie inaczej.

Nie przejmuj się! Nie musisz wszystkiego wie−

dzieć. Moim celem było pokazanie Ci, czym

tak naprawdę jest element biblioteczny.

Tylko ten jeden prosty element zaprojek−

towaliśmy „na piechotę” od początku do

końca, żebyś zobaczył, że nie taki diabeł stra−

szny. Z kolejnymi elementami pójdzie dużo

łatwiej, bo skorzystamy z „gotowców”. Ale

tym i dalszymi sprawami zajmiemy się na

następnym spotkaniu. Do tego czasu poćwicz

tworzenie ładnych z wyglądu elementów. Je−

stem przekonany, że już niedługo wspólnie

przygotujemy komplet eleganckich elemen−

tów „schematowych”, nadających się do sy−

mulacji oraz elementów „płytkowych”, do−

stosowanych do płytek jednostronnych.

Piotr Górecki

Rys. 27

P. S. Na naszej stronie internetowej w pro−

jekcie GenSin.ddb w pliku GenSin.lib znaj−

dziesz kilka innych gotowych do symulacji ele−

mentów bibliotecznych. Elementy te to prototy−

py − możesz potraktować je jako punkt wyjścia

do własnych eksperymentów lub obiekty do

porównania z tworami własnego geniuszu.

Maj 2002

Elektronika dla Wszystkich

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: