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En este manual vamos a describir lo más detalladamente posible los pasos a seguir para la realización de placas de circuito impreso con la fresadora LPKF ProtoMat 91s, utilizando, el software OrCAD Capture 9.0, Layout, CircuitCAM 3.0 y BoardMaster 3.0. El siguiente manual se ha elaborado a partir de otros manuales realizados por alumnos de CNAM en I+D y experiencias nuestras en el proceso de fabricación de PCB’s. A continuación vamos a ver para que sirve cada programa: ♦

OrCAD Capture: Dibujamos el circuito con sus correspondientes componentes y la unión entre ellos.

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OrCAD Layout: Sirve para rutear las pistas y los pad’s.

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CircuitCAM: Es el interface entre cualquier sistema de CAD y las máquinas LPKF. Se utiliza CircuitCAM para la conversión, manipulación y cálculo de los datos de fresado Gerber y Excellon de su CAD.

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BoardMaster: Proporciona un control sencillo para las máquinas LPKF. Es capaz de interpretar datos en formato CircuitCAM, el cual representa gráficamente y elabora la información del proceso.

OrCAD CAPTURE 1. Pinchamos en el icono de nuevo documento 2. Damos nombre al esquema, elegimos la opción de Schematic y elegimos el lugar donde queremos guardar. Dibujo del esquema: 1. Para introducir los componentes pinchamos en PLACE PART

En la ventana que aparece, elegimos las librerías que queremos utilizar y elegimos el componente necesario. Si se necesita buscar un componente le damos a PART SEARCH. Debemos comprobar que aparecen las siguientes librerías: discrete.olb 7400.olb 1_shot.olb En caso de faltar alguna de ellas, será necesario añadirla haciendo click en el botón ADD LIBRARY.

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Una vez elegido el componente que deseamos colocar pinchamos en OK y aparece el componente en la hoja de diseño. Seleccionando el componente y haciendo click con el botón derecho del ratón aparece un menú emergente. MIRROR HORIZONTALLY: Presenta una imagen del componente reflejada horizontalmente. MIRROR VERTICALLY: Presenta una imagen del componente reflejada verticalmente. ROTATE: Cada vez que aplicamos rotate el componente gira 90º en sentido contrario a las agujas del reloj. EDIT PROPERTIES: Nos ofrece las partes y las características del componente: valor, nombre, footprint... EDIT PART: Nos ofrece la posibilidad de modificar un componente para que se adapte a nuestro diseño o por cualquier otra razón. ZOOM IN / OUT: Acerca y aleja el componente respectivamente. GO TO: Coloca el componente en la posición que le indiquemos. DELETE: Elimina el componente. 2. Con el icono de PLACE WIRE 3. Con el icono de PLACE BUS cables que se quiera.

hacemos el conexionado de los componentes. creamos un bus en el que pueden ir todos los

a. Todos los cables que vallan conectados a este bus lo harán mediante PLACE BUS ENTRY b. Todos los cables deberán llevar una etiqueta para que el programa sepa donde debe ir conectado cada cable del bus. Estas etiquetas se colocan pinchando en PLACE NET ALIAS , y después colocando la etiqueta encima de cada cable, el solo ira incrementando automáticamente. c.

Una vez hayamos conectado los cables al bus y colocado las etiquetas, cuando queramos utilizar uno de esos cables tendremos que colocar otro bus con un cable que lleve la misma etiqueta que el que vamos a utilizar.

4. El icono de PLACE JUNCTION

sirve para colocar puntos de conexionado.

5. Los iconos de PLACE POWER y PLACE GROUND sirven para colocar los puntos de conexionado (+Vcc,-Vcc, etc) y las tomas de tierra y masa. Crear un componente: 1. Nos situamos en la pantalla de PROYECT MANAGER 2. Para crea el componente debemos elegir en que librería queremos guardarlo o crear una librería nueva. Para crear una nueva librería pinchamos en FILE ==>> NEW ==>> Library 3. Seleccionamos la librería nueva y pinchamos en el menú DESING ==>> NEW PART, aparecerá la siguiente pantalla:

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En el apartado de NAME, introducimos el nombre que queremos que tenga el componente.

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En PART REFERENCE PREFIX, indicamos el prefijo del componente, por ejemplo, las resistencias tienen R, los condensadores tienen C, etc.

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PCB FOOTPRINT, es el nombre del encapsulado físico que utilizaremos en PCB a la hora de hacer el circuito impreso.

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PARTS PER PKG, indica el numero de componentes que irán en el interior del encapsulado que estamos creando.

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HOMOGENEOUS o HETEROGENEOUS, aquí componentes del encapsulado son idénticos o no.

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ALPHABETIC o NUMERIC, en caso de que el encapsulado tenga más de un componente, esta opción sirve para que nos indique a que componente se esta refiriendo, esto lo puede hacer mediante letras o números (IC1 A, IC1 B).

marcamos

si

todos

los

4. Una vez rellenado el cuadro, aceptamos y aparecerá en pantalla el cuerpo del componente, aquí podemos aumentar o disminuir el tamaño que queremos que tenga. 5. Para dibujar la parte interna del componente utilizamos las herramientas de dibujo.

6. Una vez tenemos el cuerpo del componente ya dibujado, pasamos a colocar los pines. Los pines pueden ser colocados de forma individual o varios pines a la vez. Para colocarlos de forma individual pinchamos en PLACE PIN

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NAME: es el nombre que queremos ponerle a pin.

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NUMBER: es el numero que llevara el pin.

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WIDTH: seleccionaremos Scalar cuando el pin va conectado a un único cable y Bus cuando debemos conectar múltiples cables.

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PIN VISIBLE: con esta opción indicamos si el pin estará visible o no cuando coloquemos el componente en el esquema.

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SHAPE: definimos si el pin debe estar con una señal de clock, negado, un clock negado, una línea, una línea corta, o cero.

Una vez a quedado definido el pin en la posición deseada, podemos colocar mas pines a lo largo del componente, el numero del pin se ira incrementando automáticamente. Para colocar varios pines, pinchamos en PLACE PIN ARRAY

Los apartados de esta ventana son muy similares a la anterior. ♦

STARTING NAME: el nombre del primer pin.

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STARTING NUMBER: el número del primer pin a situar.

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NUMBERS OF PINES: el número total de pines a colocar.

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INCREMENT: el número con que se incrementaran los pines al colocarlos.

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PIN SPACING: el número de unidades de rejilla entre cada pin.

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7. Para guardar el componente tendremos que pinchar en SAVE y se guardara en la librería que hayamos seleccionado, si hemos creado una librería nueva tendremos que pinchar SAVE AS, y allí le daremos nombre al componente y a la nueva librería. Introducción de FOOTPRINTS: Antes de crear las listas Annotate, DRC y Netlist, tenemos que hacer una serie de comprobaciones, e introducir ciertos datos característicos del componente. ♦

CONEXIONES: Nos tenemos que asegurar que todas las conexiones estén bien conectadas entre componentes (PLACE WIRE ), cuando unimos dos lineas perpendicularmente debemos colocar en el punto de unión el punto llamado PLACE JUNCTION del menú de la derecha, de esta forma obtendremos una perfecta unión eléctrica.

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CONECTORES: Colocaremos conectores con tantos pines como tensiones de entrada y salida tengamos.

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FOOTPRINTS: Seleccionamos el componente y con el botón derecho del ratón hacemos click apareciendo un menú emergente en el cual seleccionamos Edit properties. Seleccionamos el recuadro PCB Footprints y escribimos en él el array de caracteres que encontramos en el libro Footprints Libraries de OrCAD, o bien en la carpeta de manuales con el nombre de Footprints.txt.

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PINES: El orden y nombre de los pines del conector debe coincidir con el orden y el nombre de los pines del componente.

Crear un ANNOTATE: ANNOTATE permite identificar los componentes de forma única asignándoles referencias. 1. Una vez hemos terminado de dibujar el esquema pinchamos en el icono de PROJECT MANAGER 2. Seleccionamos el esquema del cual queremos generar el annotate

3. Seleccionamos el icono en las barras de herramientas, menú

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apareciendo el siguiente

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SCOPE: Permite especificar si se actualizará todo el diseño o sólo las páginas o carpetas de esqumas seleccionados.

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ACTION: Esta sección controla cómo la herramienta Annotate maneja los componentes que ya tienen asignada una referencia válida. - Incremental reference update: Sólo se asignaran referencias a los componentes sin nombrar. - Uncondition reference update: Todos los componentes serán encapsulados sin contemplar asignaciones previas. - Reset part references to ”?”: Todas las referencias vuelven a su valor por defecto V? - Add intersheet references: Añade referencias entre hojas. - Delete intersheet references: Borra referencias entre hojas.

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MODE: Permite especificar si se actualizarán las instancias o las ocurrencias. Conviene no cambiar el modo que presenta Capture por defecto.

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PHISICAL PACKAGING: Se utiliza para especificar qué propiedades deben coincidir para que Capture agrupe los componentes en un único encapsulado. RESET REFERENCE NUMBERS TO BEGIN AT ON EACH PAGE: Permite especificar desde donde queremos que empiece a ordenar los componentes. Seleccionada comienza desde 1 en cada pagina, si no continua donde se quedo en la pagina anterior.

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DO NOT CHANGE THE PAGE NUMBER: Durante la anotación, las páginas de esquema son numeradas atendiéndose a su orden en el administrador de proyectos. Si esta opción está seleccionada, las páginas no seran numeradas.

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Crear una DRC: La DRC verifica que el diseño capturado está conectado correctamente. Siempre se debe realizar antes de crear una lista de conexiones y cuando se introduce cambios en el diseño, para asegurar que estos no producen errores. 1. Seleccionamos el botón DRC de la barra de herramientas. Nos encontraremos con un menú como el aquí reflejado.

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SCOPE: Permite especificar si se va a revisar todo el diseño o sólo en la página o páginas seleccionadas.

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MODE: Permite seleccionar si se revisarán las instancias o las ocurrencias. En función del tipo de proyecto en que se esté trabajando, Capture selecciona de modo automático la opción preferente.

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ACTION: Especifica si se revisará el cumplimiento de las reglas de diseño o si sólo se borrarán los marcadores DRC existentes. Al seleccionar la primera opción, como paso previo a la revisión, se procederá a borrar los marcadores DRC existentes.

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REPORT: Permite fijar opciones de informes.

- Create DRC markers for warnings: Al seleccionar esta opción se colocarán marcadores DRC en los errores. - Check hierarchical port connection: Comprueba que los pines y puertos jerárquicos entre esquemas de diferentes carpetas coinciden en nombre, número y tipo.

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- Check off-page connector connections: Comprueba que los nombres de los conectores de salida de página coinciden con los existentes en otras páginas. - Check unconnected nets: Revisa que no haya distintas páginas de esquema con conexiones con el mismo nombre. - Check SDT compatibility: Revisa la compatibilidad con el programa SDT de OrCAD si se desea salvar el proyecto en este formato. - Report identical part references: Comprueba si hay componentes con la misma referencia. - Report invalid packaging: Informa de conflictos entre componentes que comparten el mismo encapsulado. - Report hieralchical ports and off-page connectors: Lista en el informe todos los puertos jerárquicos y conectores de salida de página. - Report off-grid objects: Se listará el nombre y situación de todos los objetos situados fuera de la rejilla. - Report all net names: Lista en el informe el nombre de todas las conexiones. - Report file: Es el nombre del fichero de informe (extensión .DRC). - View output: Se utiliza para los resultados de un editor de textos. Crear una NETLIST: Una vez que se han hecho las anotaciones, correcciones, etc., ya se puede proceder a crear una lista de conexiones que permita intercambiar información con otros programas. La netlist describe las interconexiones entre componentes del esquema y contiene información sobre: nombre de los componentes, encapsulados, nombres de las conexiones, propiedades de componentes... Hay varios tipos de listas de conexiones en función del tipo de diseño y del formato elegido, nosotros utilizaremos Layout. Pinchamos en CREATE NETLIST

y aparecerá la siguiente pantalla: Nos situaremos en la pestaña de LAYOUT, siempre utilizaremos la opción de User Properties are in inches, y le damos un lugar para almacenar la netlist, y aceptamos.

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