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CADSTAR


CADSTAR V12 培训手册

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株式会社图研中国代表处 二〇一一年七月

Cadstar 培训手册





Cadstar 软件配臵…………

………………………………………3 安装步骤 …………………………………………………………3 软件组成及设计流程 …………………………………………4 示例描述 …………………………………………………………5 设计步骤 …………………………………………………………5 1.库编辑器 ………………………………………………………5 原理图符号库(Symbol)..………………………………………5 元件封装库(Component) ..……………………………………8 器件库(Part)….………………………………………………9 2.绘制原理图……………………………………………………13 基本设臵………………………………………………………13 绘制过程………………………………………………………15 转换数据到 PCB.………………………………………………21 3.绘制 PCB 版图…………………………………………………22 基本设臵………………………………………………………22 放臵元件………………………………………………………25 网络优化………………………………………………………27 双向设计更新.…………………………………………………28 多电源、地结构.………………………………………………30 设臵布线参数…………………………………………………31 4.自动布线器……………………………………………………32 设臵操作环境.…………………………………………………33 检查布通率指数.………………………………………………35 交互式布线、优化.……………………………………………36 后处理操作……………………………………………………39 返回 PCB………………………………………………………42 5.加工数据输出…………………………………………………42 设臵输出层……………………………………………………42 输出光绘数据…………………………………………………43 输出钻孔数据…………………………………………………46 附录………………………………………………………………48
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CADSTAR 配臵
操作系统: C P U : 硬 盘: 内 存: 分 辨 率: 虚拟内存: CD-ROM: WindowsXP SP1、Vista、Win 7

1280 x 1024

安装步骤
1. 插入 Cadstar 安装光盘,自动运行安装引导界面,或者运行光盘根目录下\setup.exe 程序。 2. 选择安装部件。 3. 指定安装目录,如 C: \CADSTAR 12.1。 4. 选择单机锁定方式(需安装软件狗驱动程序)或网络浮动方式(指定作口令服务器的机器),

完成安装后重新启动计算机。
5. 针对单机版或者网络版软件,分别设臵软件 license.dat 文件(此步骤由 Zuken 公司工程师

现场协助安装)。
6. 选择相应模块运行。

软件风格介绍

Cadstar 是 Windows 风格软件,实行所看即所得。可以将所看到的 sch 或 pcb 内容存成一个 color 文件。出 gerber 时也是将这些 color 文件按 gerber 的格式输出。 软件文件介绍

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Colours - this is where the Batch Process option looks for Colours files (used for setting up the WYSIWYG); Initial Design Directory - this is the default Working directory for your designs; Macros - this is where the system stores Macro files; Manufacturing Output - this is where the Batch Process option stores output Spool files; Datasheet Files - this is where HTML Datasheets for parts are generated (.htm); Report Generator Files - this is where the Batch Process option looks for files created by the Manage Reports option (.rgf files); Reuse Files - this is the default location where the system looks for and stores Reuse files; Selections - this is where the Batch Process option looks for Selections files (Scale and Position Plot etc.); Simulation Libraries - this is where the Signal Integrity tool looks for the Parts and the Models libraries it uses in design analysis; Templates - this where the system stores the pre-defined template files, from which you select when starting new designs/symbols/components; User - this is where the Batch Process option looks for Device files (gerber.usr, hp7475.usr etc.);
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软件模块组成及设计流程
软件模块
Library Editor Design Editor PREditor XR EMC Adviser (库编辑器) (原理图编辑器、PCB 版图编辑器) (无网格自动布线器) (电磁兼容专家分析系统)

设计流程图
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示例描述
本手册以“模拟计数器”为例,讲述利用 Cadstar 软件进行设计的全过程,内容 包括器件库的建立(符号、封装及综合)、层次化原理图设计、PCB 版图编辑及布局、 自动布线及后处理、加工数据输出等。原理图参见 48 页附录。

设计步骤
1.

建立器件库
符号库
Symbol Library Symbol (SYMBOL.LIB) Library NAND2(ANSI2) SYMBOL.LIB Parts Library (SELFTCH.PCB)

器件库(Part Library)

封装库 Component Library Component library (PCB.LIB) PLCC20P(wave) PCB.LIB

.SN74ALS01FN; QUAD 2 INPUT NAND GATE PLCC 20P (wave) *STM U *EQU 3=4,8=9,12=13,16=18 *SYM NAND2OC_A Gate & Pin Swap *EXT 3 4 2 information *EXT 8 9 6 *EXT 12 13 14 *EXT 16 18 19 %Bin (Z93) Attributes ~Manufacturer (TEXAS) NAND2(ANSI2) 3.1!I 4.1!I 2.0!N 8.1!I 9.1!I 6.0!N Pin Allocation 12.1!I 13.1!I 14.0!N 16.1!I 18.1!I 19.0!N /GND 10 Power Connections /VCC 20

如上图所示,在 Cadstar 中,一个器件(Part)由原理图符号(Symbol)和 PCB 封 装(Component)组成,保存在相应的器件库(parts library)中,原理图符号(Symbol) 和 PCB 封装(Component)分别保存在原理图符号库(Schematic Symbol Library)和 PCB 封 装 库 (PCB Component Library) 中 。 系 统 库 的 缺 省 目 录 是 \Cadstar 12.1\libarary\,提供独立的器件库如 TTL.LIB,ANALOG.LIB,AMP.LIB 等;符号库如 Symbol.LIB 和封装库如 PCB.LIB 等, 并提供图形化的建库工具。 在利用 Cadstar 软件进 行某一具体设计之前(如本例的“模拟计数器”),应确认设计所需的器件是否存在, 如果没有,应在器件库中建立该器件的原理图符号和 PCB 封装,本例中我们将建立 74LS00 的原理图符号(NAND2)和 PCB 封装(SMD14),并合并为一个新的器件 74LS00, 保存到用户器件库 userpart.lib 中。

建原理图符号
在系统原理图符号库\Cadstar 12.1\library\symbol.lib 中,共有 2500 种原 理图符号,以功能命名,如 2NAND(与非门),2OR(或门)等,并支持别名命名方式, 即用相同符号名,不同的别名表示功能相同,但符号不同的某一器件。如下图,两 图均为 2 输入与门符号,符号名相同,为 AND2,但符号形式不同,通过括号中的别 名 NO1、NO2 加以区分:

AND2 (NO1)

AND2 (NO2)
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? ? ? ?

绘制原理图符号的外边框 outline 添加端子 terminals 设臵不同的初始定义 origins 保存原理图符号到原理图符号库 Symbol library 中

? 准备 1. File-->New -->Schematic Symbol 建立新的原理图符号。 2. Setting--> Units -->Thousandths of an inch,设臵绘制单位为 1/1000 英寸。 ? 绘制符号外框 1. 选择 Add Rectangle 图标 2. 选择 Shape Defaults 图标 ,Code 项选择 Line15。 3. 键入 G 100,按回车,设臵工作栅格为 100; 4. 单击鼠标并拖拽,绘制一矩形块如下:
0.3

0.2

0.6

0.4

0.08

0.2 0.1

5. Actions--> Modify Arc, 选择矩形右边拖拽,如上右图 6. 选择 Add Polygon 图标 ,添加管脚 7. 单击右键-->Shape Defaults,确认图形为非封闭类型(Non Closed) 8. 选择起始点单击左键,拖拽后双击结束,绘制出如上 3 个管脚及反向符号。 ? 添加符号端子 Terminals 1. 选择Add Pin图标

同时添加多个端子 指定端子 XY 向间距

2. 选择端子代码,如图为 Cross,可以利用 Multiple Pins 选项同时添加多个端子 3. 单击左键,放臵管脚端子

注:1.符号端子表明每个管脚的电气特性序号,必须添加。
2.系统自动按顺序添加端子序号。
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? 设臵初始定义:确定符号原点,属性显示位臵等初始化信息,如下左图:
2

4 Sy mbol 3

Sy mbol Name Origin Part Name Origin

IC2 - A 74ALS00FN

Origins In Schematic Symbol

Symbol Added To Design

1. 选择 Add Origin图标 2. 在Origin Type栏中选择Symbol, 添加到符号的某一管脚处,作为符号位臵参考点 3. 如果需要,将 Symbol Name 和 Part Name 等字段添加到符号的相应位臵,则调入符号时, 在相应位臵显示对应信息,如上左图显示对应关系。

? 保存新建的符号到原理图符号库Schematic Symbol Library中 1. Library -> Schematic Symbols,默认的原理图符号库Symbol.lib内容显示在对话框中; 2. 可以在 Current Library 对话框中选择 Create,建立用户自己的原理图符号库 Selftch.lib,如下左图:

3. 键入 SELFTCH.lib 即可。 4. 选择 Save Symbol ,在如上右图中键入符号名 NAND2 (如需要可以在 Alternate Name 栏中键入别名)

5.选择 Add New Code-->Yes,将新代码添加到新的符号库 Selftch.lib 中。 6.也可以通过 Browse 按钮,浏览 Symbol.lib 符号库,并将 NAND2 保存到其中。

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建立 PCB 封装(Component)
SMD14—14 个焊盘的 表面贴封装 如上图,下面将为 74LS00 建立一个名为 SMD14 的表面贴封装,保存到相应的封装库中。 1. File--> New-->PCB Component-->Default 进入封装设计环境 2. Setting-->Units -->Thousandths of an inch 设臵当前工作单位为1/1000英寸
Shape: Rectangle Size: 25 Orientation: 0.0 Left length: 25 Right length: 25 75

系统提供多种形式和尺寸的焊盘(PAD),用户也可以按 以下方法自定义特殊形状和尺寸的焊盘,注意长方形、 金手指形、子弹头形等表面贴装焊盘的长、宽参数的设
Size

臵方法,如左图, 焊盘长= Size/2+Llen+Rlen+Size/2 焊盘宽= Size 初始角度:0

LLen Size/2

RLen

3. Setting-->Assignments--> Pads ,定义特殊焊盘。见下图。 4. 选择Add按钮,在 Pad Code 字段输入相应的焊盘代码,如: Rectangle 30x60 5. 在Assignments框中,输入相应的焊盘形状、尺寸、原始角度,完成定义。如下图。 Shape?Rectangle (长方形) Size ? 30 thou (焊盘宽度) Orientation ? (0 度) Left Length ?15 thou (左长度) Right Length ?15 thou (右长度)

总长=Left Length + Right Length + Size = 60 thou. 6. 设臵屏幕及工作栅格以便于放臵焊盘。 Settings? Grids ?Screen Grid 和 Working Grid, 输入希望的间距。 7. 选择 Add Pad 图标 添加焊盘 Pad Code ? 选 择 焊 盘 代 码 , 如 Rectangle30x60 Orientation ?旋转角度 90 (以初始定义的角度为基准) Side ? 放臵面为 Minimum 层,即 Top Elec 层. Repeated Pad?重复放臵,如一次性放臵 7 个焊盘 Step X ?指定焊盘间距,如从左到右为 50 thou. Exit Directions - North and South ?指定焊盘走线方向
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8. 选择位臵,单击左键,放臵 7 个长方形焊盘,系统自动从左到右添加焊盘序列号 1-7。 9. 单击右键,选择 Rotate,将第二组焊盘旋转 180 度,则后 7 个焊盘序列号 8-14 为从右到 左排列。
注: 焊盘序列号可以修改?1.选中要修改焊盘, 高亮后单击右键, 选择Item Properties,修改相应的pad Number; 2.选择Actions?Renumber Pad,指定起始号, 单击要修改焊盘, 系统自动按顺序修改。

10.绘制封装外框 选择Add Polygon 图标 单击右键,选择 Shape Defaults 如左图

Outline - 确认此选项,绘制的图形类型为轮廓线 Code ---- 选择外框线的线型, Silkscreen Outline 如 Layer --- 指定轮廓线在哪一层绘制,如 Top Silk Closed ----- 确认轮廓线是否封闭

11.在焊盘轮廓上绘制相应的轮廓线。 12.添加封装初始属性 选择Add Origin 图标 从Origin Type 框中选择 (Symbol) ?封装的原点 (Symbol Name)?封装位号 (Part Name)?封装的器件名 按OK,将相应的属性放臵到封装的相应位臵。

13.保存 SMD14 封装到系统封装库 Component Library (pcb.lib)中. Libraries ?PCB Components ?Save Comp ?输入封装名SMD14,OK保存。 14.SMD14 将列在 PCB.lib 的列表中,用户也可以通过 Create 钮,建立自己的封装库,将 SMD14 存于其中。

创建器件库Userpart.lib
如下图,本节将把前面建立的原理图符号 NAND2 和 PCB 封装 SMD14 综合成一个器 件—74LS00, 保存到用户自定义的器件库 USERPART.LIB 中, 供系统使用。 在建器件库过程中, 需输入的信息如下: - 门、管脚交换信息 - 原理图符号的端子与PCB封装焊盘的一一对应关系 - 自动产生电源、地网络信息 - 器件的显示属性
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Parts Library (SELFTCH.PCB) Symbol Library (SYMBOL.LIB)
NAND2(ANSI2)

.SN74ALS01FN; QUAD 2 INPUT NAND GATE PLCC 20P (w ave ) *STM U *EQU 3=4,8=9,12=13,16=18 *SYM NAND2OC_A Gate & Pin Sw ap *EXT 3 4 2 information *EXT 8 9 6 *EXT 12 13 14 *EXT 16 18 19 %Bin (Z93) Attributes ~Manufacturer (TEXAS) NAND2(ANSI2) 3.1!I 4.1!I 2.0!N 8.1!I 9.1!I 6.0!N 12.1!I 13.1!I 14.0!N 16.1!I 18.1!I 19.0!N /GND 10 /VCC 20

Component library (PCB.LIB)
PLCC20P(wave)

Pin Allocation

Pow er Connections

1.“开始”?Cadstar 12.1 ?Library Editor 或者在 Edit Design 环境下,选择 libraries? library Editor 启动库编辑环境。 2. 在 Tools->Options?Files Locations 下,确认系统的缺省库路径 3. Files? New ,选择 Parts Library,建立新的器件库。

4.选择如上图中的 Part Name 字段,输入准备建立的器件名74LS00,回车。 5.在Description 字段输入器件描述(可以不输入),如QUAD 2 INPUT NAND GATE, 在 Definition 字段输入定义代码,如1AFN/3AFN,代表后续的定义 6.单击 Definitions 标签,切换到定义窗口。如下:

PCB 封装库列表 双击 Component 字段

7. 双击 Component 字段,为 74LS00 选择 PCB 封装。系统将当前的 PCB 封装库中的所有封装 列于表中,输入 SMD14,选择上节中建立的封装 SMD14。用户也可以通过 Browse 查看封 装库(Component Library),选择相应的封装。 8. 定义器件详细信息,在Component字段上单击鼠标右键,在弹出的二级菜单中选择Edit Parts Definition命令。在新窗口的右下角显示SMD14的封装图形。
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9. 在 Stem 栏中输入 U,则调入 74LS00 时,系统自动以 U 为前缀给器件分配位号。 10. 在选中所要编辑的 part 的情况下,选择 Edit Definition 图标 ,出现 definition 编 环境,选中 symbol 标签,在版图中单击右键,选择 Add New Row ,添加 4 个空行,系统命名为 A, B , C,D 门(Gate). 11.双击 A 门的 Symbol 字段, 系统将当前的符号库的符号列表显 示,从如左的列表中选择相应的原理图符号,如 NAND2。也 可以通过 Browse 浏览原理图符号库(Schematic Symbol Library),选择相应的符号。 12.将 NAND2 字段拷贝到 B、C、D 门的 Symbol 字段 13.选择 Pins 标签 ,输入原理图符号端子(Terminal)与 PCB 封装焊盘(Pin)的对应关系。 -- 在 Pin 1 的 Terminal 字段双击,在弹出的对话框输入 自动命名的起始端子,默认为 A.1。 -- 顺序或间隔地单击其它 Pin 的 Terminal 字段,系统从 A.2 开始连续自动添加端子号,并自动改变门号。 14. 在 Pin7 和 Pin14 的 Name 字段输入 GND 和 VCC,则在 PCB 设 计中,Pin7 和 Pin14 自动与信号名为 GND 和 VCC 的网络相 连。若与其它电源相连,输入相应信号名,如+5V,0V 等。 15. 在 Type 字段中双击,指定管脚的类型。 16. 在 Position 字段中双击,指定管脚号的显示位臵。 如下图,0,1,2,3 分别表示管脚号相对端子的位臵。
Position = 1 Position = 0
12 14 13

1 2

0 3

17.设臵门、管脚交换信息.(Gate and Pin Swapping) 在本例中门 Gate A 和其它 3 个门 Gate B, Gate C, 和 Gate D 在逻辑上是等效的,选 择 Gate –Pin Swapping 标签,可以看到,A、B、C、D 4 个门被认为是外部可交换组(External Swapping Group),则在 PCB 设计中,为了实现网络连接长度最短,这 4 个门可以进行位臵交 换。对于每个门的输入管脚来说,2 者也是等效、可交换的。因此单击每个 Element 前的+ 号,如下图,用户可以定义等效管脚:

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18.选择Pin1和Pin2(用Ctrl键)后,单击右键,在二级菜单中选择Equepment Pins命令, 设臵等效管脚。 19.保存新的器件库:File?Save?在\Cadstar 12.1\library 目录下存为 UserPart.lib 注:必须将新建的库文件保存到系统设臵的库缺省目录下,本例为\Library。 20.选择 Library?Parts,在下图对话框中选择 Files 按钮,在弹出对话框中选择 Add Files 标签, 从\library 目录中选择刚建立的 UserPart.lib, 添加到系统中。 左端的 “对 钩”表明该器件库是激活的。可以通过 Enable File 或 Disable File 确定。 最后在左图的对话框中出现 UserPart 库, OK确认。系统询问是否重建器件库索引,YES确认。 完成器件库的建立。

注:1. 器件库文件如 TTL.lib,UserPart.lib 均为 ASCII 码文件,可以通过文本编辑器批量 或单独拷贝、删除、编辑修改器件信息。 2.增加、删除、修改器件库后,必须对各个器件库重新作索引,否则,新添加的器件无 法添加到设计中。

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2.绘制原理图
示例原理图电路结构
To p Level A nalogu e C oun ter
T op-lev el Sheet

Co unter
Hierarchical Block

D/ A Co nverter
Hierarchical Block

Co unter
Lower-lev el Sheet Hierarchical Blocks JK1 JK2 JK3 JK4

D/ A Co nverter
Lower-lev el Sheet

JK Fli p-Fl op
Lower-lev el Sheet

JK Fli p-Fl op1
Lower-lev el Sheet

JK Fli p-Fl op2
Lower-lev el Sheet

JK Fli p-Fl op3
Lower-lev el Sheet

本例为一“模拟计数器”,分为”Counter”和”D/A Converter”两部分,其中“Counter” 模块中有4个“JK Flip Flep”电路块,设计采用层次化方法。本书将简要介绍设计流程和 方法, 详细的操作步骤可参考英文培训手册。 英文培训手册所用的示例文件存于 \Cadstar 12.1\selftch目录下,每章内容单独存在,描述如下: chap3.scm chap4.scm chap5.scm chap6.scm chap7.scm 添加符号和连接 建立层次化树型结构 添加总线,连接器,旁路电容,全局信号 准备转换到 PCB 设计环境 绘制图表
Drop Dow n Menu Show ing Selectable Options

原理图编辑器 Schematic Design Editor界面及环境设臵
Tool Bars: General Design Specif ic Menu Bar

Commands , Prompts , and Option Des criptions

A pplication Window . Multiple Window s can be display ed at the s ame time

XY Co-ordinates Relative Co-ordinates, Radius of A rc s and Circles Other Inf ormation (e.g. Units Current Working Grid, Start and End Nodes of Connections ),

Interrupted Redraw Indic ator

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每项描述如下 Menu Bar 菜单条 状态条,描述当前执行的操作 Tool Bar Icons 工具栏,用户可根据使用需要利用Settings->Toolbars选项添加工具按钮。 Status Bar Commands, Prompts, and Description 显示命令及提示 Interrupted Redraw Indicator 刷新中断显示 Co-ordinates 绝对坐标 Relative Co-ordinates, and The Radius of Arcs and Circles – 相对坐标,圆、弧半径 Units 当前单位 Other Information Boxes 其他信息

? 显示控制工具 1. View All 2. Zoom Out 3. Zoom In 4. Frame Window 可以浏览整个图表 缩小版图. 放大版图. 选择区域进行放大

? 浏览工具栏名称 ... 当鼠标放在按钮上时,则显示相应的名称。 ? 选择对象的几种方法 1. 选择Tools?Options->Interaction 标签 可以设定拾取容差 Picking Tolerance及 Pick From List 功能,当鼠标在多个对象间单击时,系统弹出如右 菜单,确认要选择的对象。 2. 可以通过鼠标划定区域选择对象或按住Ctrl键进行多选。 3. 键盘命令 S,键入 S U*,选中所有U为前缀的器件。

? Item properties命令 选择某一对象,按 Item properties 命令可以显示所选对象的基本信息,并可以在 对话框中修改、编辑信息。 ? 改变颜色 用户可以精确设臵操作对象及版图的颜色。 选择 Settings ?Colours ,通过Visible Yes或No确定该对象是否显示。

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选择不同对象 item is to hav e its

For selecting which category of design colour, v isibility , or pickability set up

For changing the colour of the 改变对象的 selected category

显示颜色

设定对象是 否可见

设计原理图步骤
? 启动 Cadstar 1. 双击 Design Editor 图标(或从“开始”中选择Cadstar 12.1->Design Editor) 2. 选择 File?New ,选择某一尺寸的图表。

? 设臵单位 1. 选择Settings?Units 2. 从Units中选择 Thousandths of an inch(1/1000英寸) 3. 在Number of Decimal Places 中输入小数点后位数为0。 4. OK确认。当前单位显示在屏幕底部状态栏中。
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? 设臵定义代码 1. Settings? Assignments? Terminals 设臵端子形状,尺寸 2. 单击Add Assignment,按左下图设臵 Terminals 形状(cross),尺寸(30th) 3. 按 Save保存,则定义了30 Thou的叉形端子

Terminals定义 ? 添加新线型 ... 5. Settings? Assignments? Line 设臵线型 6. 单击 Add Assignment,添加一种新的线型代码:

Line定义

Line Code: Line 40,Width: 40,Style: Solid,完成后按确定保存。

? 添加图表--下面将建立一个用于设计的空图表。结构如下:
Top Level A nalogue Counter

Counter

D/A Conv erter

Counter

D/A Conv erter

JK1

JK2

JK3

JK4

JK Flip Flop3 JK Flip Flop2 JK Flip Flop1 JK Flip Flop

1.

View ?Select Sheet 缺省的图表名 FORMA1在图框中显示:

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2. 3. 4.

在Connected Sheets 中选择FORMA1,使之变为高亮,选择 Rename 按钮 在 New Sheet Name 中输入此图表的新名称 Top Level Analogue Counter Select Sheets ? Add ,在对话框中选择底层图表,输入新图表的名称,分别建立 Counter,D/A Convert 和JK Flip Flop 3个新图表如下:

? 绘制图形 利用 Add Rectangle, Add Circle, 和 Add Polygon 图标。点击图标 ,如右图所示设臵要绘制图形类型。

1. 显示顶层图表 Top Level Analogue Counter,如附 图1,其中两个正方形是层次化电路块 Hierarchical Blocks,中间的箭头是一般图形 Figure.首先建立左 边的名为 Counter的块. 2. 选择 Add Rectangle 图标 ,绘制前,应指定所要绘制的图形的类型,其中包括要设 臵 Code, Fill Style, 和 Closed 参数(如右上图)

注: Code 栏中指定在 Assignments中设臵的线宽.

3. 在屏幕适当位臵单击并拖拽光标,绘制一正方形。 注: 以窗口底部的相对坐标确定尺寸。 4. 绘制另一个块 D/A Converter 及类型为 Figure 的箭头 5. 在Select Sheet 对话框中选择JK Flip Flop(或在Workspace中双击JK Flip Flop) 6. 确认 New Window 被选中. 10. OK 则显示新窗口,准备建立JK Flip Flop内容。

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? 添加文本... 切换到 JK Flip Flop 图表窗口 1.利用 Frame Window 使右下角的信息框放大,选择 Add Text 图标 ,在图框中

输入下图所示的字符串。
默认的图框

? 添加原理图符号 1. 选择Add Part or Symbol 图标 2. 在对话框中选择Search 按钮 3. 在右图 Search For中选择 Parts 库 (注:必须从器件库中选择器件,才能将封装信息转换到PCB设计环境中) 4. 输入SN74LS*,OK确认。

Symbol Ref Name Alternate Name Gate Modifier

原理图符号名 别名 门号

5. 在 Parts in Library 框中选择 74LS10D ,单击 Add 添加。 6. 按附图3添加所需符号。SN74LS08D可以用自定义的74LS00代替。添加的过程中,符号自 动打包到不同封装。 7. 添加连接,选择 Add Connection 图标 8. 单击符号端子,拖拽鼠标到目标位臵,单击左键完成连接。连线过程中单击右键, 可以选择连线角度 0、45 或 90 度,以及添加全局信号 (Global Signal)、信号参考名(Signal Ref)、电路块端子 (Block Terminal)等。 9.参考附图 2,添加相应连接及电路块端子。从左图菜单中选择 Block Terminal,单击左键放臵端子到相应位臵,在弹出的如 下对话框中输入此连接端子的信号名 LOGIC1(在 CADSTAR 中, 分散在不同图表,不同层次电路中的同一网络是通过相同的网络 信号名保证逻辑连接的),按附图 2 添加所有的块电路端子
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(Block Terminal).

10. 选择 Hierarchy ?Edit Block Symbol 进入 Block Symbol 11. 浏览整个图表,显示所有端子terminals. 12. 选择Add Rectangle 图标 13. 按右键,在Shapes Defaults 中设臵如下参数
1 inch LOGIC 1 LOGIC 1 CK LOGIC 1 RESET DATA 0

2 inches

14.绘制电路外框Hierarchical Block ,将所有块端子移到块轮廓线上,如上右图。 15 .File?Close 关闭Block Symbol 窗口,并保存块符号。按Yes确定。此时已将 JK Flip Flop 电路构造为一子电路块。JK Flip Flop 电路重新显示。

1. View?Select Sheet?Top Level Analogue Counter 2. 选择 Select 图标 ,选择Counter 块的边框线双击或选择菜单Hierarchy? Connect

Sheets ,出现如下对话框:

3. 选择Link to Another Sheet,使该电路块连接到图表Counter上。

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4. 选择 Counter,按 USE 连接 5. View? Select Sheet,可以看到Counter已与顶层图表连接,如上右图: 6. 同理,建立 D/A Converter 块和 D/A Converter 图表的连接。
Top Level Analogue Counter
T op-level Sheet

LOGIC 1 LOGIC 1 DATA 0

Counter

D/A Converter
CK Hierarchical Block

LOGIC 1 RESET

Counte r
Lower Level Sheet

Counte r She e t
D/A Converter JK FlipFlop JK FlipFlop
Hierarchical Drawing

Hierarchical Terminals LOGIC 1 LOGIC 1 DATA 0

JK FlipFlop

JK FlipFlop

CK

JK Flip Flop Circuit

JK Flip-Flop
Lower-lev el
Sheet

LOGIC 1 RESET

JK Flip Flop She e t

7. 在 Counter 图表中添加电路块(JK1, JK2, JK3 和 JK4)及符号。 每个电路块内部电路相 同,都对应着 JK Flip Flop 电路。对应关系如上右图 8. View?Select Sheet?Counter 图表 9. Hierarchy ?Add Block 10. 选择未连接图表 Unconnected Sheet -- JK Flip Flop

11. 选择Use,放臵第一个电路块。 12. 再次选择Hierarchy ?Add Block,添加其它以JK Flip Flep 为基础的块
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13.单击 OK确认利用已有块的拷贝。 14. 执行Tools ? Name 15.按附图3给各个块端子重命名,添加相应符号 完成Counter图表设计。 16.按附图 4 完成电路绘制。整体电路如下

Select this to display the D/A Conv erter sheet

从 DATA0 开始给网络命名
Deselect this to display the D/A Conv erter sheet in the existing window

17.保存设计文件为 DEMO.SCM

17.将该原理图设计存为 selftch.scm ? 转换数据到 PCB 设计环境 1. File? Transfer to PCB,各项参数解释如下 :
PCB 设计文件名,系统自动按 原理图文件名命名,默认类型 为 PCB 二进制代码。

要输出到 PCB 的原理图 表,用户可以选择某一个 电路块进行输出。

选择相应层数的 PCB 工艺文 件模板。 用户可以在 PCB 环境 中设臵好固定的参数,将其保 存到系统\Templates 目录下作 为工艺文件模板。

2.选择whole Design 3. 确认Output File 框中输出的PCB文件名为selftch.pcb 4. 在PCB Technology中选择4层板工艺文件”4 Layer 1.6mm.pcb” 作为本设计PCB工艺文件 5. 按 OK, 产生新的 PCB 文件:selftch.pcb
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3.PCB 版图设计
原理图转换到 PCB 环境后,器件封装都聚 集在原点,用户需要在 PCB 环境中完成版图绘 制,器件布局和规则设臵等工作。此前应设臵 好设计环境。 ? 基本参数:Tools?Options,如下图, 设臵各标签内所需内容: System: 文件保存,安全备份时间,Undo 次数等 File Locations: 系统库路径 Interaction:选择模式,连线模式及交互设计选项 Display:目标显示方式,启动窗口类型等 Constraints:设定无源器件的位号打头字符 Cross Probing:原理图和 PCB 环境的交互探测 Reports:设计报表产生器设臵 Tools:将常用工具加入 Tools 菜单 Macros:记录和执行宏命令

? 设臵单位: Settings?Units? Thousandth of an inch ? Number of Decimal Places =0

? 浏览层属性设臵 本例选择 4 层板工艺,默认的 4 个电气层为- Top Elec, Bottom Elec, VCC, and GND. 系统默认的 12 个非电气层 Assembly, Glue Spot, Placement, Silk, Solder Resist 和 Paste 层以及 1 个钻孔用的文档层 documentation 层 . 在 Cadstar 的 PCB 环境中,用户应选择所需的物理电气层数,如 2 层、6 层板等,并可 以设臵附加在物理层上的逻辑层个数,名称,关系如下图:

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Logical Layers Physical Layers 1 2 3 4
Top Top Top Top Top Top Top Elec (Electrical) Assembly (Non-Electrical) Glue Spot (Non-Electrical) Paste (Non-Electrical) Placement (Non-Electrical) Silk (Non-Electrical) Solder Resist (Non-Electrical)

GND (Power) VCC (Power) Bottom Bottom Bottom Bottom Bottom Bottom Bottom Elec (Electrical) Assembly (Non-Electrical) Glue Spot (Non-Electrical) Paste (Non-Electrical) Placement (Non-Electrical) Silk (Non-Electrical) Solder Resist (Non-Electrical)

Drill Drawing (Documentation)

设臵方法:
Settings ?Layers?Top Elec ?Change

Minimum and Maximum Physical Layers –物理层数 Layer Name –可自定义层名,对单独的电源、地层应以相应的电源 地信号命名;对多电源、地的层以区别于电源、地信 号的名来命名。 Layer Description - 层描述,可不设臵 Layer Type - 层类型分为 Electrical, Non-electrical, Powerplane, Construction,Documentation 几种。 Physical Layer – 指定该层所属的物理层 Swap Layer – 交换层,用于镜向器件时自动翻面。 Routing Bias – 指定在自动布线器中布线时该层上的走线方向,分 X (horizontal), Y(vertical), Unbiased, Anti-Route, Obstacle 几种。 Thickness,Material, and Embedding – 指定层的物理属性,用于高速布线器、信号完 整性分析和电磁兼容分析。 用户可以根据需要,在现有的层规格上修改设臵,本例中将电源层VCC改名为VCC-VPOS,地层 GND改为GND-VNEG,用于进行多电源、地设计。 ? 设臵布线用的过孔 系统中默认的过孔是通孔 `Through Hole' ,即放臵时自动从最小层贯穿到最大层;对 于多层板,如需在表内层间连接,则需打如下图所示的盲孔,在设计前应指定盲孔的种类, 即每种盲孔的对应层,如盲孔 1 为 1 、2 层 , 盲孔 2 为 1 、 3 层。如仅需在两内层间连接, 则需打埋孔,本培训例子中板层较少无须设埋孔。

通孔

盲孔

埋孔

Settings?Assignment?Layer Pair: 按 ,依下图添加两类层对:“Blind Hole 1-2”及“Blind Hole 1-3”,确
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认代码为自动可选。

注:埋、盲孔的加工费用较高,实际设计中应尽量用通孔、或较少的埋、盲孔层组合。 ? 绘制板边框 设臵栅格 Settings?Grids 或键入 G 选中对象?Change Colours,如下图 100命令,设定工作及屏幕栅格

设臵颜色 Settings?Colours可精细设臵各种对象的颜色:

3760

选择 Add Polygon 以及Add Circle

或Add Rectangl ,绘制板轮廓。需定义 . 或Tools菜单

Mitres inset by 200x200

外形的缺省类型为板边框(Board),可以 利用 Segment Edit
2400 Radius of Cutout 250 450 350

下工具修改轮廓线。绘制如右图所示PCB 版图轮廓线。

X1090 Y 450

450

150

2440

1170

Mitres inset by 100 x100

Cours e Board Outline

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? 导入DXF: ? 放臵元件: 选择接插件EC1,手动放臵到板框内,如下右图。放臵后,选中使之高亮,按右键,在二 级菜单中选择FIX命令将其固定住(UNFIX为解除固定) Actions? Placement? Arrange Components, 设臵Place Around Board outline方式,将 器件排列在板框周围。

? 绘制布局区,分类放臵器件 1. 选择Add Rectangle 图标 下图:
Digital

按右键,确认缺省类型为顶层放臵区 Area-Placement,如
X3050 Y2850

Analogue 1000

850

650 850

X1200 Y900

X3100 Y900

2. 绘制如上右图所示的两个放臵区 Digital 和 Analog 区,选中区域边框,按右键,选择 Item Properties 命令,在 Name 栏中输入区域名称分别为 Digital 和 Analog. 3.设定放臵栅格

1. 2.

Settings? Grids?Add? Digital ? X Step =525,Y Step =425 Analogue? X Step =280,Y Step =280 Bypass ? X Step =50 , Y Step =425

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选择所有器件,并将其固定住:键入S * 回车?所有器件高亮?按右键,选择FIX,固定所有 器件。选择想要自动放臵的某一类器件(如所有数字器件),将其解除固定:S U*(或IC*, 根据设计中的器件位号)?相应器件高亮?按右键,选择UNFIX,释放所有以U为前缀的器件。 按步骤将器件自动放臵为如下图位臵

Auto? Placement?在自动放臵对话框中设臵放臵参数 Placement Area?放臵目标区为 Digital 区 Placement Grid?放臵栅格为 Digital Surface Mounted?对表面贴装器件是否进行 Auto-Mirror 自动换面. Auto-Rotation 自动旋转 Through Hole ?对通孔器件是否进行 Auto-Mirror 自动换面 Auto-Rotation 自动旋转 Reconnect?放臵过程中可以重新连接,用于连接长度最小化。 Choose Nets 选择某个(些)网络上的器件进行自动放臵

单击 Place Components,放臵相应器件U*, 同理将 R[1-5], OA1, C9.按模拟栅格 Analogue Grid 自动放臵到模拟区 Analogue

注: 可以通过分别键入以下命令,同时选择多个对象:S R[1-5] 回车,S +OA1 回车,S +C9 回车

4. 固定住所有已放臵器件,并将去耦电容 C[1-8]释放,选择 8 个电容 S C[1-8]. 5. 选择Digital 区和名为Bypass的放臵栅 格,将去耦电容放臵到数字区Digital,所 有器件放臵完毕后,如左图。

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? 执行门、管脚交换 对于有多个门结构的数字器件,如我们在前面建立的 74LS00,可以通过执行门、管脚交 换操作,使 PCB 版图上的连接关系重新调整以达到总连接长度最短便于以后的自动布线。调 整后的网表关系可以通过反标注功能修改原理图,保证逻辑和物理关系的一致性。只有器件 库中有门、管脚交换信息的器件才能进行门、管脚交换操作。
门交换示意
8

管脚交换示意
7 & 9 >1 & 6

8 & 9 >1 &

7

8 &

7

8 & 9 >1 &

7

6

9

>1 &

6
10 5

6

10

5

10

5

10

5
11 & >1 & 13 4 11 & >1 & 13 4

11

& >1 &

4

11

& >1 &

4
12 3 12 3

12

3

12

3

2

2

13

2

13

2
14 1 14 1

14

1

14

1

Be fore Gate Sw ap

Afte r Gate Sw ap

Before Pin Swap

After Pin Swap

选择Actions ?Gate and Pin Swap ?Automatic Gate and Pin Swap ,定义如下参数,按 Start进行交换。

U3

U4

U1

U2

U1

U2

U3

U4

Before Positional Rename

After Positional Rename

完成器件布局后,器件的位号有可能比较混乱,用户可以通过 Rename 功能,重新分区、 分类调整器件的位号,使之有序化,然后通过反标注功能将变化返回到原理图中去,保证逻 辑和物理信息的一致性。 * Positional Rename 功能可以按两种顺序重新排列器件, 当设臵了第一排列方向 left to right(左?右) 及第二排列方向 Top to Bottom(上?下)后,效果如上右图。
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* Multiple Rename 功能可以批量改变位号的前缀字符。如下图:

U3

U4

IC12

IC13

U1

U2

IC14

IC11

Before Multiple Rename

After Multiple Rename

? Positional Rename 1. 执行Positional Rename 前,为便于观察,可以通过Settings?Colours?Layers,将某 些层设为不可见(Visible=No),只显示器件的外框和位号,如前页左图。 2. Actions ?Component Rename ?Positional Rename 3. 如左图,设臵 Positional Rename 对话框参数 First Rename Direction – 第一排列方向 Second Rename Direction第二排列方向 Rename Range - Stem 、Lower 、 Upper 重新命名范围和前缀 Component Bandwidth – 行、列判别尺寸 Area 重命名区域 OK 确认,系统将给出重命名报告。 ? 执行 Multiple Rename (替换位号前缀字符) 1. Actions ?Component Rename ? Multiple Rename 2.在Rename Rules对话框中输入重命名参数, 如将所有以U为前缀的器件改为以IC为前缀。 如左图,按OK完成重命名。 ? 双向设计更新 1.反标注 在上述步骤中,如执行门、管脚交换,重命名等操作后存盘,系统自动在工作目录下生 成xx.rin文件(xx为文件名),记录了PCB环境中对设计进行修改的信息,用户可以通过文 本编辑器浏览xx.rin文件,并通过原理图设计环境中的反标注功能(Back Annotation)将 改变信息还原到原理图中。转换到原理图设计环境,如 selftch.scm,执行File? Back Annotation

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在对话框中选择相应文件的反标注文件,如 selftch.rin,OK 确认,系统以 RIN 文件的内容修 改原理图设计。并给出修改报告,如上。 注意:在执行了反标注后, 应将相应工作目录中的反标 注文件删除

在设计过程中,用户可以通过Cross Probing 技术,动态地对原理图和PCB版图进行实时 监测,实现在原理图和PCB中选中网络或器件时,相应的PCB和原理图中的对应器件高亮显示, 便于用户检查、编辑器件和网络,保证设计的一致性。 Tools ?Options ?Cross Probing 标签,如下左图设臵。

2.ECO功能 在Cadstar中,如果原理图中作了修改,如添加/删除器件或网络,改变位号等都可以通 过ECO功能实现对PCB版图设计的修改,而不影响已布好局或布好线的PCB版图设计。 如上右图,在附图4中OA1的第3管脚与地信号间添加一电容器件,如器件库中的 C100NF-20%-X7R3,存盘更新SCM文件。转换到PCB设计环境,如Selftch.pcb,执行File?ECO Update 。 在对话框中选择ECO的源文件名,如Selftch.scm, OK确认。系统显示原理图的图表结构,让设计者确 认用哪些图表对PCB进行更新。选中所有图表,确认。 系统利用新的原理图对PCB设计进行更新。

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完成ECO功能后,系统给出变化报告,并询问是否接受此原理图?PCB的修改。YES确认,完成 PCB的更新,如图,添加的器件放臵在PCB版图的原点,并显示相应的网络。
Resistor removed

Capacitor added

? 多电源、地结构 Cadstar 设计中允许采用多电源、地的结构。放臵器件时应将同种电源、地的器件放在 同一个模板上,通过指定该模板的类型、层属性及连接信号,确保与模板内器件的相应管脚 连接。

正向图形 1. 选择 Add Rectangle 图标

反向后的实际版图

不同的模板表示不同的电源

定义图形类型为模板 Template,并指定模板所属层为电源(地)层,本例中以地层 (GND-VNEG)为例,添加多地结构,在下右图 Layer 字段中选择 GND-VNEG 层。 2.在版图上绘制两个区域,分别为 GND 模板和 VNEG 模板,将地信号为 GND 的器件放臵到 GND 模板区域内, 将地信号为 VNEG 的器件放臵到 VNEG 模板区域内, 示意图如上“正向图形” , 虚线为模板框。 3.在模板之间添加铜条,区分模板,示意图如上-“正向图形”,黑线条为铜条,添加方法 与 1 类似。铜条一定要将模板分开,否则实际版图上两区域会连在一起。 4.选中某一模板,用 Query 命令为模板指定信号,如下右图。 5.本例中可分别指定模板上信号为 GND 和 VNEG。则布线完毕后,生成的 PCB 版图如上-“反 向后的实际版图“,不同的地信号分别连接到不同的模板上。实现多地的设计。多电源设
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计同理。

(图形类型选择框)

模 板 TEMPLATE0 连 接 GND 信号

(指定信号名) 分 割 模 板 用 铜 条 Cooper,在 GND-VNEG 层上绘制 模 板 TEMPLATE1, 连接 VNEG 信号

? 定义布线参数 在进入自动布线器进行布线之前,用户应在 PCB 环境中定义相应的布线参数,如各网络 线宽,缺省过孔型号,线-线、线-焊盘、过孔-焊盘等对象间距。 1. 定义线宽代码,执行 Settings->Assignment,如下图:

Lines ---------Routes ---------Text ---------Pads -----------Zuken 中国代表处

绘图线宽代码 走线线宽代码 文字字体代码 焊盘型号定义
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Via ------------Hatchings ------Copper ---------Design Rules ---Net Classes ---Spacing Classes Layer Pairs ---Net Spacings ----

过孔类型、尺寸定义 阴影类型、尺寸定义 覆铜时铜条参数 设计规则定义,对象间距等 网络信号分类类名定义 按间距规则分类类名定义 过孔对应层定义 定义间距规则类别间的间距规则

系统提供一部分线宽代码的定义,若设计中走线有特殊线宽,应在 PCB 环境中预先定义。 选择切换到 Routes 页,按 添加自定义线宽代码。如上页图中所示,对于 Signal Track width 12 代码,定义的正常宽度为 12,细颈宽度为 8,则在自动布线器中,可以选择不 同宽度进行自动或手动布线。 2.设臵网络布线宽度 定义了布线代码后,应对 PCB 中不同布线要求的网络,设臵不同的布线宽度代码,执行 Edit ?Select Nets 命令, 如下图, 从左侧列表中选择关心的网络, Add 按钮添加到右侧列表 用 框中,OK 确认。则版图中相应的网络线高亮,用 Item Properties 命令为这些网络设臵布线宽 度代码 Code, 如下中图,按 在下右图中选择设定线宽。同理设臵其它网络。

3.设臵缺省定义 Settings?Default 命令。 在 Routs 页字段中选择某一线宽代码作为默认代码, 以及缺省的布线层、过孔类型代码等。这些信息都将转换 到自动布线器中,在自动布线器中还可以根据需要重新设臵。 设臵设计规则 Settings?Assignment,切换到 Design Rules 页面。在该页面中选择修改相应的 间距值。也可通过 按钮定义在特定层上的特殊间距规则。

至此,完成了 PCB 的布局及参数设臵工作,执行 Tools ?PREditor XR 命令,转换到自 动线器 P.R.Editor XR 5000 环境进行布线。
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4.自动布线器(P.R.Editor XR 5000)
PCB 设计文件与布线器 P.R.Editor XR 5000 之间的关系如下:

在 PCB 环境中,设计文件以 XX.PCB 形式 保存,通过 Tools->PREditor XR 命令转 向自动布线器时,.PCB 格式文件自动转 换成.RIF 格式文件。用户也可以直接运 行布线器模块, 在完成布线工作后再启动 PCB 模块, 通过 File->Import 命令将 RIF 文件回读,刷新 PCB 文件。

? 基本步骤: 设臵操作环境,定义工艺参数,检查布通率指数,交互式布线、优化,后处理,返回 PCB 环境。 ? 主要按钮功能

Move 选择对象 Manual routing 手动布线 Semi-automatic 半自动布线 Autoroute 全自动布线 Unroute 拆除布线 Fix 固定走线,不被修改 Unfix 取消固定

Change width 通过 Tool Options 中的设臵改变线宽 Checking 按设计规则检查设计 Mincon 连接长度最小化 Item selection 选择单独线段 Subnet 选择子网络 Net 选择整个网络

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? 设臵操作环境
* 对象的显示颜色:执行View?Colours命令

可以分层按操作对象设臵不同的颜色,便于 布线过程中的编辑。

* 设臵工艺参数 1.层布线属性:执行 Layers 如右图,系统将本设计的层数显示在对话框中,
左栏(Current Layer)中高亮的为当前层, 中栏(Active)为被激活层 中栏(Display)为显示层 右栏(Bias)双击可以设臵该层的走线方向 相邻走线层应分别设为 XY 交替方向。 2. 设臵布线间距规格:执行 Configure?Spacing

下图显示了在 PCB 环境中设臵的间距规格,用 户还可以在布线器中进行修改,输入相应间距值后, Apply 确认后按 Cancel 退出。自动或手动布线过程中, 系统将严格按照以下间距进行布线。

3.设臵特殊走线的属性:执行 Edit?Attribute 系统分 9 个不同级别(板级、网络级、区域级、管脚级等)定义了多种属性,用户可以根 据操作对象所属的级别,单独或批量地定义或修改其属性,实现在布线过程中这些属性规则 对走线的实时控制。 例如,在 PCB 中定义了某一组线如 DATA0-DATA3 的线宽为 12,在布线器中修改为 10。在 版图中选择 DATA0-DATA3 这 4 条网络,使之高亮,执行 Edit->Attribute,如下图,在第一 个下拉对话框中选择网络级(Net Level),在其它任意一个下拉框中选择 Net Width 属性,
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可以看到值为 12,选中该值,在 Attribute Value 字段中输入要修改的值 10,(注意单位), 按 Apply 确认,则该网络布线线宽调整为 10。

选择不同级 别的属性

选择不同属性组,在 6 个下拉框中进行功 能切换

输入属性值

(Neck) 又如,对于有SMD 封装器件的设计,可能设臵的布线线宽大于SMD焊盘间距,使走线无法满足 线-焊盘间距规格, 用户可以通过Pin Level下的pin neck width 属性 ,定义线到SMD管脚的 细颈连接方式(Neck),如下图,完成在间距规则控制下的走线。 通过Exit-direct属性设臵SMD焊盘的出线方向。 4.设臵布线及放臵过孔的栅格:执行Configure?Grid 在下图中输入Routing Grid和Via Grid,这两种栅格值必须 是系统栅格(System Grid)的整倍数。它们决定走线和放臵 过孔时的精度。 ? 检查布通率指数:执行Utilities?Report?Routability 布通率指数(Routability Index)综合反映设计文件在 当前工艺规格参数下可布通的程度,数字越大,表明布通的 可能性越大。通常: 对 DIP 器件的设计,指数>2.5 时可以 100%布通; 对 SMD 器件的设计,指数>3.0 时可以 100%布通; 不可布焊盘(Unroutable Pads):高亮表示以下不可布 焊盘,提示用户调整布局或焊盘属性 * 周围起止网络过密的焊盘; * 出线方向不全面的焊盘; * 重叠或与其它焊盘距离过近的焊盘;
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根据布通率指数和不可布焊盘信息,调整器件布局和布线间距规格,减少/增加层数,减小/ 增大版图面积,使相应参数合理后,开始进行布线。 ? 交互式布线、优化 A.控制参数设臵:执行 Configure?Routing?Routing Tool,设臵如下对话框
布线宽度选择 布线次数 软件努力程度 布线风格:直、曲线 布线角度:0、45、90

布线或优化过程 允许错误 走线推挤 在线规则检查 按器件轮廓走线 拖拽方式 手绘走线 标准参数设臵钮

几项说明:
1. 布线过程分为布线(Route)和优化(Smooth),先进行布线,后进行优化 2. 允许错误:布线过程中允许有不满足设计规则的错误出现,系统会在后续的布线过程中逐步修改错误, 直到为 0。选择此项可以提高布通率。 3. 布线宽度选择:可以按最优化、细颈和特殊线宽 3 种宽度进行布线。 4. 布线次数和努力程度:根据设计的复杂程度,设臵不同的次数和程度,努力程度通常设为 10。对于复 杂的板子通常还需将布线次数设为 many,意为直到布通为止。 5. 布线角度:0 度为任意角度布线,通常将该项设为 90 度。 6. 走线推挤:在布线过程中允许推挤可以提高布通率。
Via added

With an effort of 3 these tracks are pushed

Current route

Track segments pushed aside

Track being moved by you or by the autorouter

7. 按轮廓走线 如图控制走线方式可以为 其它布线节省空间
R o u tin g o b sta c le R o u tin g o b sta c le

W ith o u t Co n to u r fo llo w in g

W ith Co n to u r fo llo w in g

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设臵相应参数后,选择自动布线按钮,划定布线区域进行自动布线,自动布线过程中, 系统可动态显示布线进程,如下图,直至失败、错误全为0或设定的布线次数完成后停止。如 图,设臵PASS为10次,系统允许在布线过程中出现错误,在每次布线时解决上次的错误,直 至为0后停止。自动布线过程中,可以通过Ctrl I 暂停布线。 失败、错误全部减少到 0 时结束布线

B. 优化布线:选择优化功能(Configure?Routing?Routing Tool ?Smooth) 按右图设臵好各参数,按OK。(优化3遍为宜,否则线会绕长) 选择自动布线按钮,划定区域进行走线优化。在优化过程中, 系统按照设臵的过孔、走线的权重(Cost-如下右图)重新布线,以减少过孔数量。如图,每 次优化的结果使过孔数减少,相应的走线长度增加。权重参数可以通过 Configure?Routing?Costs命令设臵,在Routing阶段减小Via Cost值,可以使布线较快的 完成,将Smooth阶段的Via Cost相应提高,可以在优化阶段减少过孔数量。一般缺省即可。

C. 查询功能:系统提供工具,将光标定位到相应关心的对 象上。各按钮功能如下:

Locate Pins 定位到器件的某管脚 Locate Connections. 定位到未连接网络. Locate Errors 定位到有错误的位臵 Locate Wrong Way Tracks. 定位到方向错误的走线 Locate Unrouted Pads. 定位到未布线的焊盘

Locate Wrong Exit Direction. 定位 到出线方向错误的焊盘 Locate Unroutable Pins. 定位到不可布焊盘 Locate Off-grid Tracks. 定位到不在网格上的线段 Locate Off-grid Pins 定位到不在网格上的焊盘 Locate Off-grid Vias. 定位到不在网格上的过孔
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Locate Position. 定位到相应坐标位臵 Locate Hanging Items. 定位到线头坐标位臵 Locate Untestable Nets. 定位到不可测试网络 Locate Missing Teardrops. 定位到未作雨滴的位臵

通 过 执 行 Utilities? Report?Board Properties 命 令,通过如上列表查询版图信 息,检查布线百分率等。

D.SMD器件布线

从表面贴焊盘引出过孔

对于SMD器件,为了提高布通率,布线前可以通过FootPrints功能在表面贴焊盘旁添 加过孔,使该焊盘变为DIP类型焊盘,更容易进行连接,如上图。电源、地信号通过打盲孔的 方式连接到电源、地层,如下图:
SMD pad Via

Power Plane Short route segment

Route connects to the Power Plane or exits on an inner routing lay er

建立FootPrints 方法:执行Configure?Routing?Footprint,设臵参数,如下图:

P a d s w ith o n e e x it d ire c tio n 1 s t L e n g th 2 n d L e n g th F o o tp rin ts p ro d u c e d

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指定连线长度,尺寸以及使用过孔类型,执行Tools?FootPrints命令,利用如上按钮添 加Footprint,各按钮命令描述如下:

Copy Footprint. 拷贝 Rotate Footprint. 旋转 Mirror Footprint. 镜向 Flip Footprint. 按X向镜向.

Write Footprint. 到 .fpt 文件中.

将Footprint参数保存

Create Footprint. 根据 Footprint Defaults 中定义创建 Generate Footprint. 按 Footprints Defaults 中定义的参数添加 footprint

E.特殊方式布线:执行Routing ?Memory Route;?Bus Route;?River Route P.R.Editor XR5000 提供多种特殊布线方法, 使用户能对特殊要求的网络按不同方式布线。 * Memory Route: 存储器式布线—对网络有规律的存储器区域电路进行自动布线,走线 自动倒角45度,且各连线完全相同。执行Routing?Memory Route,划定区域进行布线。 * River Route:河流式布线—提高BGA,FPGA等高密度焊盘芯片的布通率,可以象河流 一样以任意角度通过焊盘,并保证布线规则控制。执行Routing?River Route,选择网络 进行布线。 * Bus Route:总线式布线—对于方向一致的一组网络,可以先手动布一根走线,后执 行Routing?Bus Route命令,用鼠标划定区域,包括第一个焊盘、第一条走线上的第一个 线段以及其它连线,系统自动按第一条走线的规律完成其它网络的走线。

? 后处理操作
1.Optimum spacing--优化间距 Routing?Optimum spacing,系统按Configure—Spacing中设臵的参数一次性调整布线间 距。 2.Mitering –倒角处理 Routing?Miter,按Configure—Attribute中定义的最大/最小Miter Length参数,一次 性对走线进行45度倒角处理。 若将Configure? Routing?Routing Tools中走线风格 (Track style)设臵为Curved,则可以进行圆弧倒角。
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3.Adding Testpoints—添加测试点 P.R.Editor XR5000 可以选择版图上焊盘、过孔定义作为测试点,也可按网络不同要求 添加测试点,
在Configure? Attributes中的 net_testpoints属性中可以定
Added Testpoint

义每个网络上的测试点个数。在Configure?Spacing 中可以定 义测试点与其它操作对象的距离。 A.设臵测试点参数Configure? Routing ?Testpoint, 如下图, 用户可以分层设臵用作测试点的焊盘或过孔类型。

Existing Pads Marked As Testpoints

B.执行Routing ?Testpoint命令,标记测试点

Mark/Unmark Testpoint 手动标注测试点
或执行Via to Tespoint 功能

Allocate Testpoint—自动定位测试点 Clear Testpoint –清除测试点标记

4.建立不同功能区域 :执行Configure->Utilities->Create/Edit shapes,设臵缺省形状类 型 Type:
?

Route Area – 布线区,通过Utilities -> Create/Edit shapes创建一布线区进行布线 No Track Area – 禁止布线区 No Via Area – 禁止过孔区.

? ? ? ? ? ? ?

Copper – 覆铜,如图,设臵类型为与GND连接的铜区 Power Plane – 电源平面 Profile Area – 轮廓区域. Template – 模板 Placement Area – 布局区

5.绘制不同形状区域 :Utilities -> Create/Edit shapes: 按下列图标绘制、编辑不同形 状图形。
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绘制形状

编辑形状

合并、剪切、开窗

例、建立一个与GND相连的模板进行自动覆铜操作 5.1 设臵区域类型为模板:执行Configure->Utilities->Create/Edit shapes ,在Type 栏中选择Template, 在Signal栏中选择VCC 。 5.2 绘制模板外形,选择Utilities? Create/Edit Shape 矩形和圆形模板。 ,如下图,在Layer1层上绘制

5.3 选择按钮
U45 U46

将两形状合并

5.4 选中模板,用F5键浏览模板名为 tpl0 (系统 自动添加)

Templates

5.5自动覆铜 参数设臵Configure?Routing?Copper Pour,如下图: 选择需要覆铜的模板tpl0,则已与其相连接的信号自动显示在右端的Signal Name栏中; 分别设臵各个对话框中 的覆铜参数,OK确认。 各项参数意义如下: Signal Name – 与此模板 相连的信号 Thermal Relief – 与模

板铜区相连的焊盘、过孔 的连接角度和方式

如下左图,Cross为铜区和焊盘间添加的交叉线,保证二者的连接;Cutouts是指在铜区 内直接切除4个扇形区域,保证二者相连。采用Cross形式速度快,但PP Connection(意义如 下右图)与铜区不是一个整体,删除铜区时PP Connection并不删除。

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Cutouts

Relief Copper Code Line Width

PP Connection Width – 连接线宽度。 PP Clearance Width - 焊盘与铜区间距

Sliver Width

Additional Isolation
Clearance

Pad-to-Copper Spacing

Additional Isolation

Clearance

Route-to-Copper Spacing

Sliver width

PP Additional Width – 铜区到焊盘,铜区到走线的附加间距 Sliver Width – 两条走线间可以覆铜的最小宽度。 Shapes Retained – 最小孤岛面积,如右图,A、B区
A

B

5.6 确定参数后,执行Routing?Pour Copper 命令,用鼠标单击模板边缘,系统开始按照上述

设臵的参数进行自动覆铜,覆铜期间保证各种间距规则。完成覆铜后,系统给出报告。

?返回PCB设计环境
完成了布线工作, 执行File?Save/Exit, 保存并退出P.R.Editor XR5000, 系统关闭布线器, 返回到PCB环境,并提示是否用布线器的数据重建PCB文件,单击YES确认,布线及覆铜等 数据写入到PCB文件中,显示在版图上。用户也可以通过PCB环境菜单中File?Import命令, 调入布线器数据文件xx.rif,完成布线数据到PCB版图数据的转换。 确认布局、布线数据无误后,进行加工数据的输出。

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5.加工数据输出
完成布局、布线后,用户应产生加工数据,供 PCB 厂家生产。 1.设臵输出层 Cadstar 通过“所见即所得”的方法生成标准格式的光绘和钻 孔数据。“所见即所得” 即在输出光绘数据之前,通过分层设臵 颜色的可见性(Yes/No)输出不同层的数据,例如,输出元件面 的走线数据时,通过 Settings-->Colours 命令(如右图)将其它 层的颜色设为不可见(Visible No),OK 确认,则版图上只显示 元件面的焊盘、走线和覆铜等数据,检查版图确认无误后进行数据 输出。输出其它层数据时,将别的层设臵为不可见。(注:凡是屏幕上显示的对象都将输出)

2.输出光绘数据 Cadstar 按标准的 Gerber 格式输出光绘数据,用户可以选择格式驱动文件,输出带/不 带 D 码表的光绘数据。步骤如下: A.执行 File->Manufacturing Export->Artwork 命令,在如下左图(主菜单)对话框中设臵 相应选项: B.选择输出设备,设臵格式文件。选择 Setup Device 按钮,在如下右图中选择输出设备, 如绘图仪,打印机,光绘机或 DXF 格式数据等不同设备。执行 Setup 命令设臵相应设备,若选择打印机 输出,则系统调用 Windows 打印机 驱动程序完成打印设臵;若选择绘 图仪或光绘机,则按下图设臵输出 配臵: C.选择格式文件 如右图,在对话框中选择“Setup Device File”按钮, ? 在系统\CADSTAR 12.1\User 目录下选择 rs274-x.usr 文件作 为输出数据的格式文件。该文件是 ASCII 码文件,可以通过 文本编辑器进行编辑。 * 用户也可以选择\CADSTAR 12.1\User 目录下的其它格式文件,但使用 RS274-X 输出则可 以提高 PCB 厂家光绘人员的效率。 *在 Output To 栏中选择相应输出数据目标,若选择输出到文件,则光绘数据保存到.spl
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文件中,将 SPL 文件送至 PCB 厂加工。 D.编辑确认光绘格式文件(RS274-X.usr) 如下图,请确认您的 RS274-X.usr 文件中是否有“SYMBOLALLOC 即让系统自动产生光圈表。 ? 光绘格式文件(RS274-X.usr) GENERATE“这一行,

(光圈种类)

Generate—自动产生 D 码表

E.选定设备及配臵文件后,回到主菜单对话框,Report 按钮可以设臵输出光绘数据时是否 浏览/保存光圈表数据,若选用 Gerber.usr 为格式文件,则应保存光圈表数据到文件,并将 该文件也送至 PCB 厂作为加工参数。

F.在主菜单中选择 Option 按钮,如上右图,可 以指定某一类器件进行输出,如图,输入器件前 缀 RU,则所有以 R 和 U 为前缀的器件才被输出。 右端的 Pad Adjutsment 用于输出焊盘及过孔的 阻焊,按工艺要求输入阻焊与焊盘的差值,系统 自动产生加大尺寸的焊盘数据。

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G.在主菜单中选择 Scale and Position 按钮, 按右图设臵版图比例,参考点位臵、旋转角 度等参数,OK 确认。 H.在主菜单中选择 OK,进行数据输出,输出过程 中,系统将给出如下光圈表报告,用户应将其保存 并交给 PCB 厂作为加工光圈数据(D 码表)。Close 后,系统将产生光绘数据并保存到 SPL 文件中。设 臵另一走线层为唯一可见,重复执行上述操作,输 出各层光绘数据。

走线层光圈表报告

电源层焊盘参数设臵

I. 输出电源、地层的光绘数据。设臵电源层(或地层)唯一可见。 执行 File?Manufacturing Export?Power Plane,在主菜单中选择设备,格式文件如上。 在 Option 对话框中进行设臵(如上右图),通过 Plot Type 栏选择是以正向还是负向方式绘 制版图电源、地数据。 PWR-CIRCLE ISO-CIRCLE

热焊盘间隙参数:

此外,用户应按工艺要求确定热焊盘的参数,Thermal Relief Gap 和 Isolaiton Gap 在 Setting->Default->General 中设定。

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输出的光圈表将列出所有焊盘的参数,如下图。 其中,焊盘类型 ISO-CIRCLE 和 PWR-CIRCLE 意义如上图。
Symbol Availability Report -------------------------Position Shape Usage
12 13 14 15 16 17 18 焊盘类型 19 ISO_CIRCLE ISO_CIRCLE PWR_CIRCLE ISO_SQUARE ISO_CIRCLE PWR_CIRCLE ISO_CIRCLE PWR_CIRCLE Flashed Flashed Flashed Flashed Flashed Flashed Flashed Flashed

电源层焊盘 参数

Size
50 75 50 60 60 60 40 40

Orient Count
0.0 0.0 90.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 10 10 8 1 6 1 104 17

Isolation Thermal
15 15 15 15 15 15 15 15 15

15 15

电源层光圈表报告report End of

3.输出钻孔数据。 与产生光绘数据类似,输出钻孔数据时需选择设备、 格式文件、设臵钻孔参数。 A.执行 File?Manufacturing Export?N.C. Drill, 如右图,选择设备及格式文件。Cadstar 中将输出通用的 Excellon 数控钻格式文件。执行 Setup Device?Setup? Select Device File,从\CADSTAR6\user 目录下选择 Excellon.usr 文件作为格式文件。该文件与 Gerber. usr 类似,可以通过文本编辑器修改其孔径产生方式 (孔径表按表或自动产生)。 B.在 Options 对话框中(下左图),选择通孔进行输出,注意 Placed Through Hole 项应 确认。若输出电源、地层与走线层间盲孔时,应在 Code 栏中选择相应的过孔代码,分别输 出不同层间的孔。如下右图。

B.绘制钻孔及标注钻孔。 执行 File?Manufacturing Export?Drill Drawing 命令。 1.在下左图中选择“层对”代码,确认输出的是通孔还是埋盲孔。 2.选择 Drill Letters…,确定每种孔的标注字母,如下图。
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字符位臵 及角度

字符大小

按孔径表给出的尺寸,将孔径值与字母一一对应,OK 确认,通过打印机输出数据。

至此,完成 Cadstar 的一般设计过程。其它功能请参考英文培训手册和在 线帮助,或在人员培训中详细讲解。

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附录:附图1:Top Level Analogue Counter Sheet:

附图2:JK Flip Flop:

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附图3:Counter:

附图4:D/A Counter:

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