Урок 4 - Пример работы в Layout
Урок 4 — Пример работы в Layout
Пакет прикладных программ Микроволновый офис предназначен для проектирования радиоэлектронных устройств ВЧ, СВЧ и КВЧ диапазона. Его разработчики позиционируют свой продукт в качестве универсальной Среды проектирования (Design Environment), объединяющей три уровня системы схемы и конструкции радиоэлектронного устройства. Фирма Applied Wave Research (AWR) пользуется аббревиатурой AWR_DE, называя свой продукт.
Проектирование конструкций радиоэлектронных устройств ведется на основе учета электромагнитных свойств диэлектрических материалов для подложек и проводников, расположенных на поверхности диэлектриков. Все слои металлизации и изоляции образуют многослойный электромагнитный объект, называемый термином Layout.
Термин layout в русской литературе по радиотехнике и электронике не имеет единственного перевода, а переводят его такими словами как: схема, размещение, раскладка, план, чертеж. В Среде проектирования AWR_DE термин layout употреблен тоже во многих различных значениях.
Ориентироваться в значениях слова layout помогают переводы слов, имеющих тот же корень lay.
Можно исходить из того, что буквально слово lay означает пролагать курс, а слово laying прокладка пути или трассы. Переводы слов layer — слой и layering — расслоение хорошо передают смысл термина layout в AWR_DE. Это соответствует понятиям трассировки печатных плат, но не соответствует представлениям, на которых основана разработка геометрии металлических слоев СВЧ и КВЧ устройств.
Термин layout является общепринятым в радиоэлектронных САПР EDA и переводится часто словом топология, что неточно передает его - в применении к СВЧ и КВЧ схемам, где учитывают не только топологию, но геометрические размеры проводников и диэлектриков в конструкции цепи.
Подходящего литературного перевода термина layout нет, поэтому, казалось бы,
можно использовать
Проектирование печатной платы, гибридной или полупроводниковой схемы, микросборки или многослойной печатной платы требует построения системы слоев, в которых проложены проводники и расположены контакты элементов схем. Разделить объект на многие слои из различных материалов со свойствами диэлектриков, проводников, изоляционных масок, а возможно и других, необходимо для получения чертежей радиоэлектронного средства. Можем видеть, что здесь присутствуют все данные варианты английского слова layout. В конструкциях ВЧ, СВЧ и КВЧ устройств подразумевают раскладку изображений элементов по слоям. Элементы могут лежать в одном слое или в группе слоев.
В Среде проектирования AWR_DE предусмотрена еще и субъективная толщина слоев для улучшения восприятия изображений, содержащих тонкие и толстые слои. Тонкие слои можно на изображении сделать более толстыми, а толстые слои изображать мене толстыми. Субъективные толщины слоев не влияют на электрические или магнитные свойства слоев.
Термин layout представлен на четвертой вкладке Менеджера AWR_DE, Рис. 1 расположенного в левой части главного окна программы, где видны все слои. Здесь сосредоточено управление параметрами и просмотром слоев. Будем называть эту часть Среды проектирования AWR_DE Менеджером макета, а сам управляемый объект можно называть виртуальным макетом.
Рис. 1. Общий вид главного окна Среды проектирования AWR_DW в режиме Менеджера макета.
Содержание примера
Среда проектирования AWR_DE позволяет разрабатывать конструкции макетов радиоэлектронных устройств. Компьютерный вариант макета вполне можно назвать виртуальным макетом.
Виртуальный макет представляется в памяти компьютера в виде базы данных, специально разработанной для такой цели.
База данных Среды проектирования AWR_DE совмещает схему цепи, со всеми ее параметрами, и конструкторские представления элементов схемы на макете.
В данном примере рассмотрены основы технологии разработки схемы и ее конструкторского представления в виде layout (виртуального макета).
Рассмотрены следующие вопросы.
— Настройка виртуального макета, импорт специального файла управления слоями, настройка единиц измерения в базе данных, настройка размеров координатной сетки, импорт библиотеки ячеек, импорт и использование файлов данных
— Создание схемы цепи и изменение условных обозначений для импортированных элементов, размещение в схеме и подключение микрополосковых линий,
— Назначение ячеек элементам схемы
— Просмотр макета схемы и размещения элементов в нем
— Создание ячеек макета для элементов, их не имеющих
— Фиксация места ячейки в макете
— Трассировка в слое специальных гибких микрополосковых линий
— Функция совмещения связанных границ элементов макета
— Экспорт частей из макета в конструкторские и технологические САПР, использующие другие форматы информации.
Создание нового проекта
Работу в Среде проектирования AWR_DE начинают с пуска программы и создания в ней нового проекта, который необходимо сохранить в памяти на жестком диске компьютера. Только в сохраненном проекте можно создавать схемы цепей, диаграммы систем, электромагнитные структуры и работать над их уточнением и совершенствованием.
Команды управления проектом находятся меню Файл Рис. 2.
Рис. 2. Команды управления проектом.
В меню File (Файл) выберите команду New Project (Новый Проект). Если открыт проект, то появится запрос о сохранении изменений в нем, если другого проекта ранее не было, то будет создан новый проект. Дайте ответ, что изменения надо сохранить, и тем самым закройте открытый проект. Его место займет новый проект. Новый проект обязательно сохраните прежде, чем начнете работать с ним.
В том же меню File (Файл) выберите теперь команду Save Project As (Сохранить Проект Как …), что приведет к появлению на экране монитора окна диалога сохранения проекта Рис. 3. Определите адрес для сохранения проекта, его имя, например, layout_example (пример макета) и формат.
Рис. 3. Выбор адреса имени и формата для сохранения нового проекта.
Формат сохранения важен для переноса проекта на другие компьютеры с другими версиями Микроволнового офиса. Доступные форматы для версии 5.5, современной, показаны на Рис. 4.
Рис. 4. Форматы сохранения проектов, доступные в версии 5.5.
Заполнив поле имени файла, определив директорию и формат, нажмите кнопку Save (Сохранить). В результате будет создан и сохранен пустой еще проект, в котором можно создавать системы, схемы и виртуальные макеты радиоэлектронных устройств.
Настройка виртуального макета схемы цепи
Макетирование является практически неизбежным этапом процесса проектирования радиоэлектронных устройств СВЧ и КВЧ диапазонов. Часть макетов оказывается требующей переделок, что в групповом производстве микроэлектронных устройств сопряжено с большой трудоемкостью. Поэтому виртуальное макетирование в Среде проектирования AWR_DE может стать средством экономии ресурсов труда и времени.
Виртуальный макет отображает электромагнитные свойства материалов и геометрические размеры элементов, расслоение диэлектрических подложек на слои масок, подслои высокой адгезии и др.
Рассмотрим основные действия по работе с виртуальным макетом.
Импорт файла управления слоями (lpf)
Файл управления слоями Layer Process File имеет расширение имени .lpf, в нем
определены установки, необходимые для просмотра геометрии макета и видов
электромагнитных структур
Создание файла lpf управления слоями требует достаточно глубоких знаний Среды проектирования AWR_DE, так что на этапе обучения лучше использовать готовый файл управления слоями, поставляемый с пакетом программ Микроволнового Офиса.
Для импорта lpf файла выполните следующие действия.
— Перейдите на вкладку Layout Manager (Менеджера Макета) щелкнув по ярлычку вкладки Layout (Макет).
— Вызовите контекстное меню, щелкнув правой клавишей мыши на узле Layer Setup (Настройка Расслоения) в Layout Manager (Менеджере Макета) Рис. 5.
Рис. 5. Импорт lpf файла.
— Выберите строку с командой Import Process Definition (Импорт Определения Процессов). Щелкните левой клавишей мыши.
— Появится диалоговое окно Open (Открыть) Рис. 6. Найдите каталог C:\Program Files\AWR\AWR2002 и файл MIC_English.lpf, щелкните Open (Открыть).
Рис. 6. Заполнение полей при импорте учебного файла.
После этого имя импортированного файла заменило в Layout Manager (Менеджера Макета) находившийся там ранее файл Default.lpf (Рис. 7).
Рис. 7. Результат импорта lpf файла. Имя файла, подчиненного узлу настройки, изменилось.
Настройка единиц измерения баз данных и размера сетки
Единицы измерения, принятые в базе данных, являются минимальным шагом компоновки виртуального макета. Они определяют шаг размещения элементов. Очень важно в процессе проектирования не изменять параметр, так как изменение единиц в базе данных может приводить к ошибкам весьма существенным.
Размер сетки очень важен, потому что вершины углов прямоугольных областей, изображающих элементы интегральных схем (ИС) размещаются по узлам сетки. Шаг сетки должен быть больше или равняться единице базы данных. Шаг сетки обычно выбирают в 10 раз больше единицы базы данных.
Для редактирования единиц базы данных и размера сетки выполните следующие действия:
— Выберите в главном меню AWR_DE команду Options > Layout Options (Параметры) > (Параметры макета) Рис. 8.
Рис. 8. Команда настройки параметров виртуального макета.
— Введите «.1» в Grid Spacing (Шаг Сетки) и «.01» в Database unit size (Единицы Измерения Базы Данных), как показано на Рис. 9.
Рис. 9. Окно настройки параметров макета.
— Щелкните кнопку OK.
Простейшие настройки виртуального макета на этом закончены.
Ячейка макета является его основной частью. Макет строится из них.
Импорт библиотеки ячеек в формате GDSII
Ячейки многих элементов схем встроены в Микроволновый офис. Они автоматически активируются Средой проектирования в процессе построения схем. Однако не все элементы могут иметь определенные ячейки. Например, многие транзисторы СВЧ выпускаются в корпусах различной формы, и сам пользователь выбирает вариант корпуса для своего виртуального макета.
Библиотеки ячеек используется в Microwave Office для представления геометрии корпусов, и для хранения геометрии расположения выводов ячеек со всеми их размерами. Microwave Office поддерживает файловые форматы GDSII и DXF для инструментов черчения.
Для импорта библиотеки ячеек GDSII выполните следующие действия.
— Вызовите контекстное меню библиотек ячеек правым щелчком мыши по Cell Libraries (Библиотека ячеек) в Layout Manager (Менеджер Макета) (Рис. 10), выберите строку с командой Read GDSII Library (Читать Библиотеку Формата GDSII).
Рис. 10. Команда чтения внешней библиотеки ячеек.
— Найдите каталог C:\Program Files\AWR\AWR2002 и откройте его двойным щелчком на имени каталога или одним щелчком на OK.
— Двойным щелчком откройте подкаталог Examples (Примеры), и в нем выберите папку Quick Start (Быстрый Старт)
— Щелкните по файлу packages.gds (пакеты.gds) и щелкните на кнопке Open (Открыть).
Имя импортированной библиотеки ячеек отобразилось в поле Layout Manager (Менеджер Макета) (Рис. 11). Если появятся окна сообщений, то нажимайте в них кнопку OK.
Рис. 11. Результат импорта библиотеки ячеек. Верхнее поле Менеджера макета содержит библиотеку packages.
В проект можно импортировать несколько библиотек. Для каждой из них создается отдельная папка библиотеки, вложенная в ту же папку, куда была импортирована библиотека packages.
Импорт файла данных
Ячейки представляют в виртуальном макете конструкторские свойства элементов. Схематика элементов бывает представлена в других форматах. Ее загружают следующими командами, осуществляющими импорт данных.
— Перейдите на вкладку Менеджер Проекта, щелкнув по ярлычку вкладки Proj (Проект) внизу Менеджера AWR_DE.
— Вызовите контекстное меню узла Data Files (Файл Данных) на вкладке Proj (Менеджер проекта) щелчком правой клавиши на нем Рис. 12.
Рис. 12. Контекстное меню узла файлы данных.
— Выберите команду Import Data File (Импорт Файла Данных). Появится диалоговое окно Open (Открыть) (Рис. 13)
Рис. 13. Окно импорта файла данных.
— Найдите в папке C:\Program Files\AWR\ папку AWR2002 или MWO2002 и откройте папку Examples (Примеры), а в ней папку Quick Start (Быстрый Старт) выделите файл N76038a.s2p (Рис. 14) и нажмите кнопку Open (Открыть)
Рис. 14. Подготовка к импорту файла данных.
Обратите внимание на форматы, которые доступны для импорта из других САПР EDA. Они определяют возможности использования библиотек элементов, созданных в других пакетах прикладных программ Рис. 15.
Рис. 15. Список допустимых форматов файлов данных версии 5.5.
Импортированные данные на элемент схемы не дают конструкторского представления для него. Поэтому в Среде проектирования AWR_DE даются специальные графические дополнения, выбираемые пользователем, каждому импортированному элементу. Они определяются с помощью следующих команд.
На этом подготовительные действия завершены. Можно приступать к созданию схемы проектируемой цепи.
Создание новой схемы
Виртуальный макет создается для схемы. Он создается автоматически, если в схеме использованы элементы, имеющие конструкторские ячейки. Для элементов схемы, не имеющих конструкторских ячеек, последние создаются пользователем или импортируются из других проектов.
Однако, прежде необходимо создать схему, выполнив следующий ряд действий.
— Создайте новую схему, щелкнув правой клавишей мыши по узлу Circuit Schematics (Схемы Цепей) в Project Browser (Менеджере Проекта), появится контекстное меню Рис. 16, выберите строку с командой New Schematic (Новая Схема).
Рис. 16. Контекстное меню узла Circuit Schematics.
— Данная команда открывает окно Рис. 17 Create New Schematic (Создать Новую Схему). Введите в окно диалога имя для новой схемы, например,«qs layout» и нажмите OK.
Рис. 17. Окно запроса имени схемы.
— Перейдите на вкладку Менеджер элементов, щелкнув по ярлычку вкладки Elem (Менеджера элементов). Найдите узел Subcircuits (Подцепи) и выделите его. В нижнем поле окна Менеджера Элементов отобразятся все элементы, входящие в эту группу.
— Выделите модель импортированного элемента N76038a и далее переместите в окно схемы, удерживая нажатой левую клавишу мыши, и отпустите левую клавишу (Рис. 18).
Рис. 18. Установка элемента в схему.
— Установите элемент в требуемое место окна схемы, переместив в это место курсор и щелкнув левой клавишей мыши.
Импортированный элемент установлен в схему, но он имеет всего два вывода. Созданная схема содержит импортированный элемент в том виде, как он показан на Рис. 18.
Этот вид может не соответствовать стандартам, но его можно изменить и привести в соответствие с требованиями разработчика. Файл данных дает представление определенных схемных свойств транзистора в проекте, но не предназначен для графического представления импортированного элемента.
Изменение узла заземления импортированного элемента
Редактирование изображения элемента производится в два этапа.
На первом этапе необходимо добавить к элементу узел заземления и лишь после этого выбрать для него подходящее условное обозначение, имеющее равное число полюсов. Такое требование совместимости условных обозначений принято в Среде проектирования AWR_DE.
Чтобы импортированный элемент имел на конструкторских чертежах свое схемное обозначение, необходимо выполнить следующие действия.
— Вызовите окно диалога Element Options (Параметры Элементов) двойным щелчком левой клавиши мыши по элементу (Рис. 19), в котором можно редактировать значения параметров элемента.
Рис. 19. Окно редактирования параметров элемента.
Следующие действия добавляют узел заземления к импортированному транзистору.
— Перейдите в окне Element Options (Параметры Элементов) на вкладку Ground (Заземление), щелчком левой клавиши мыши по ее ярлычку наверху вкладок Рис. 20. Выберите Explicit ground node (Определить узел заземления).
Рис. 20. Добавление узла заземления импортированному элементу.
Условное обозначение элемента изменится, вместо двух выводов будет отображено три вывода. Это еще не транзистор. Для цепи с тремя выводами существует множество условных обозначений, из которых можно выбрать.
Выбор условного обозначения элемента
Условное обозначение импортированного элемента можно привести в соответствие с общепринятыми обозначениями транзистора.
Для этого выполните следующие действия.
— Перейдите в окне Element Options (Параметры Элементов) на вкладку Symbol (Символ) двойным щелчком по ее ярлычку на верху вкладок.
— Выберите в поле предложенных вариантов обозначений символ для [email protected] и нажмите OK (Рис. 21).
Рис. 21. Выбор условного обозначения для импортированного транзистора.
Теперь в окне схемы импортированный транзистор представлен своим условным обозначением, общепринятым в системе чертежного хозяйства.
Установка в схему микрополосковых элементов
Среда проектирования AWR_DE содержит большое число элементов СВЧ трактов на микрополосковых полосковых копланарных и коаксиальных линях. Настоящий пример показывает, как использовать микрополосковые элементы.
Микрополосковый элемент вводится в схему следующими действиями.
— Перейдите на вкладку Менеджера элементов, щелкнув ярлычок вкладки Elem (Элемент) внизу вкладок
— Откройте в Менеджере Элементов Microstrip (Микрополоски), дважды щелкнув на соответствующем узле
— Выделите подгруппу Lines (Линии) и отобразите варианты линий в нижнем поле Менеджера Элементов.
— Выделите элементу MLIN, удерживайте нажатой левую клавишу мыши, перенесите его в окно схемы и соедините с узлом 1 транзистора N7068a (Рис. 22).
Рис. 22. Установка микрополосковой линии.
Установленный в схему элемент присоединится к электрической цепи, если перед устанавливающим щелчком левой клавиши мыши совместить его вывод с каким либо выводом ранее установленных элементов. Соединение на схеме показано маленьким прямоугольником в точке соединения выводов. Он заполнен зеленым цветом.
— Выделите подгруппу Junctions (Сочленения), в группе Microstrip (Микрополоски) в Менеджере Элементов. Элементы этой группы отобразятся в нижнем поле.
— Выделите и перенесите элемент MTEE$ (Ответвление) в окно схемы. Соедините его с элементом MLIN (Рис. 23).
Рис. 23. В группе Junctions выбран элемент MTEE$.
— Выделите подгруппу Lines (Линии) в той же группе Microstrip (Микрополоски).
— Выделите и перенесите в схему элемент MTRACE, в окно схемы и соедините его с узлом 1 элемента MTEE$.
— Выделите элемент MLEF, затем перенесите его в окно схемы, соедините его с узлом 3 элемента MTEE$, а если необходимо поверните его, используя правую клавишу мыши.
Поворот элемента на 90 градусов выполняют щелчком правой клавиши мыши, когда элемент находится в окне схемы, но еще не установлен в нее.
Параметры элементов перенесенных в схему из Менеджера элементов имеют
значения параметров не те, какие требуются пользователю, а те какие были
установлены
Рис. 24. Схема цепи со значениями параметров после редактирования значений параметров элементов.
Установка в схему элемента, несущего информацию о параметрах подложки
Микрополосковые элементы представляют собой проводники на слое диэлектрика, расположенные с одной стороны его, а другая сторона имеет сплошную металлизацию.
Толщина диэлектрика и диэлектрическая проницаемость определяют информацию, необходимую для расчета волнового сопротивления линий.
Схема, содержащая микрополосковые элементы должна содержать специальный элемент, не присоединенный электрически к другим элементам схемы. Этот элемент называют подложкой.
Следующая последовательность действий позволяют установить знак подложки в схему цепи.
— Выделите в Менеджере элементов узел Substrates (Подложки)
— В нижнем поле Менеджера элементов отображены все элементы этой группы, выделите элемент MSUB и перенесите его в окно схемы Рис. 25
Рис. 25. Определение подложки. Символ подложки внесен в схему цепи.
— Щелкните двойным щелчком по элементу MSUB, появится диалоговое окно Edit Element (Редактор Элементов). Параметры элемента MSUB приведите в соответствие с Рис. 26. Нажмите OK.
Рис. 26. Значения параметров подложки после редактирования.
На этом установка параметров диэлектрической подложки завершена.
Установка заземления и портов
Заземление в схеме цепи указывает точку, относительно которой ведут отсчет значений электрического потенциала. Порт служит для соединения схемы с внешними цепями или системам. Порт электрически подобен цепям с двумя полюсами. Он имеет встроенное сопротивление (обычно 50 Ом). Для установки в схему портов и заземления проделайте следующее.
— Нажмите кнопку Port (Порт)
на
панели инструментов, введите курсор мыши в окно схемы и присоедините порт к
левому узлу элемента MTRACE.
— Нажмите кнопку Port (Порт) еще раз, поверните порт на три раза на 900 щелчками правой клавишей мыши, соедините второй порт с узлом 2 элемента SUBCKT (подцепь), так называется элемент, импортированный транзистор, потому что он расположен на один уровень иерархии ниже самой схемы.
— Добавьте заземление к узлу 3 полевого транзистора (элемента SUBCKT (подцепь)) на схеме Рис. 27.
Рис. 27. Полная схема цепи содержит вход и выход, а также точку нуля потенциала.
Создание схемы завершено. Она имеет вход и выход, ее электрические потенциалы имеют начало отсчета.
Назначение конструкторских ячеек элементам схемы
В Среде проектирования AWR_DE часто используется термин Artwork cell (Ячейка Искусной Работы). Буквальный перевод не передает смысл этого термина. По смыслу ему можно сопоставить слова Конструкция Элемента.
Конструкторская Ячейка (КЯ) или конструкторский элемент, в которой сконцентрирована информация о форме и размерах корпуса элемента схемы, например, транзистора.
Каждому элементу схемы можно поставить в соответствие КЯ.
Единое представление схемы и конструкции в AWR_DE достигается таким способом, каждый элементы схемы сопоставляется конструкторской ячейке.
Для сопоставления элементу схемы соответствующей ему Artwork cell (Конструкторской Ячейки) требуется выполнить следующие действия:
— Выделите элемент N76038a в окне схемы. Появится знакомое окно Element Options (Параметры Элемента) (Рис. 19).
— Перейдите на вкаладку Layout (Макет или Расслоение Макета)
— Выберите в поле Compatible cells (Совместимые Ячейки) имя ячейки Alpha_212_3 Рис. 28 и нажмите OK
Рис. 28. Определение конструкторской ячейки макета.
Изображение корпуса транзистора видно в поле окна Element Options (Параметры Элемента), что создает возможность визуального контроля при выборе совместимого изображения элемента схемы. Выбранное изображение становится элементом базы данных, сцепленным с элементом схемы, и этим достигается важная цель: схема и ее Макет становятся единым целым так, что любые изменения в одной части автоматически отображаются в другой его части.
Готовая схема имеет виртуальный макет. Он создается автоматически, если все элементы схемы имеют определенные конструкторские ячейки.
Просмотр макета схемы и размещения элементов в нем
Схема и Макет являются двумя различными представлениями одной и той же базы данных. Изменения в схеме или макете при их редактировании, тотчас обновляют соответствующие связанные части и не требуют обратных аннотаций, как это имеет место в других пакетах САПР EDA.
Конструкторский вид принципиальной схемы строится автоматически за счет хранения в единой базе данных схемных элементов, геометрических образов и электрических параметров. Для просмотра виртуального макета или расслоения цепи выполните следующие действия:
— Сделайте активным окно схемы, щелкнув левой клавишей мыши в любой точке окна
— Выберите в главном меню команду Schematic — View Layout (Схема — Просмотр макета).
Открывшееся окно отображает виртуальный макет схемы:
— в виде плоской проекции Рис. 29.
Рис. 29. Верхнее окно в рабочем поле AWR_DE отображает плоский вид виртуального макета.
— в 3D−представлении Рис. 30.
Рис. 30. Просмотр трехмерного вида виртуального макета.
Возможность увидеть конструкцию схемы до ее воплощения в металле является важным свойством Среды проектирования AWR_DE.
Можно управлять размещением конструкторских ячеек, оставаясь в той же Среде, причем все изменения размеров автоматически передаются в схему и учитывается их влияние на частотные характеристики проектируемого устройства.
Полезно зафиксировать положение части ячеек и использовать их как базы отсчета геометрии размещения элементов.
Закрепление ячеек размещения
Положение ячейки на площади макета можно изменять методом drag and drop. Это обеспечивает быстроту изменения геометрических параметров компьютерного макета проектируемого устройства. Любую ячейку закрепить можно в определенном положении, придав ей особое свойство. Это свойство anchoring (закрепиться якорем) придается ячейке следующими действиями.
— Выделите ячейку Alpha_212_3 в окне layout виртуального макета, вызовите контекстное меню щелчком правой клавишей мыши и выберите строку Shape Properties (Свойства Формы) Рис. 31.
Рис. 31. Контекстное меню ячейки макета.
— Откроется окно диалога Cell Options (Параметры Ячейки). Оно показано на Рис. 32
Рис. 32. Использование ячейки для закрепления ее положения на слое виртуального макета.
— Щелкните по ярлычку вкладки Layout (Слои), выберите на ней Use for anchor (Использовать для Закрепления), и нажмите OK. Закрепленная ячейка помечается специальным символом, как показано на Рис. 33.
Рис. 33. Закрепленная ячейка.
Закрепление ячейки выполнено. Теперь ее изображение невозможно перемещать, как было до закрепления, пока не будет снято это свойство.
Создание ячейки Artwork (Искуственной)
В среде проектирования AWR_DE существуют библиотеки элементов для трассировки лини связи на макете. Микрополосковые, копланарные и полоскове линии имеют каждая собственное отображение на слоях макета.
Транзисторы, диоды, конденсаторы могут иметь различные корпуса при одних и тех же значениях электрических параметров. Графическое отображение корпуса транзистора в данном примере было в библиотеке.
Графическое изображение конструкторской ячейки элемента построить самостоятельно можно в редакторе Среды проектирования AWR_DE. Ручная работа по созданию чертежей ячейки сохраняется в базе данных как Artwork cell (Искусственная Ячейка). Количество создаваемых ячеек не ограничено.
Практически требуется немного таких ячеек, по одной на каждый тип и размер корпуса.
Конструкторское построение ячейки
Для построения ячейки Artwork cell (Искусственная Ячейка) требуется выполнить последовательно следующие действия.
— Установите значение 10x для множителя Set Grid Snap Multiple (Установить
Множитель Шага Сетки), если он не был установлен раньше, щелчком на панели
инструментов по кнопке справа от поля установки
. Ее
расположение на панели инструментов можно понять по Рис. 34.
Рис. 34. Поле установки множителя привязки к сетке.
— Перейдите в Layout Manager (Менеджер Макета) щелчком по ярлычку вкладки Layout в Менеджере AWR_DE.
— Щелкните правой клавишей по узлу Packages, выберите в меню команду New Layout Cell (Новая Ячейка Макета) Рис. 35.
Рис. 35. Контекстное меню узла Пакетов в Библиотеках ячеек.
— В окне диалога Create New Layout Cell (Создать Новую Ячейку Макета) Рис. 36 может присутствовать имя ячейки. Введите имя ячейки «chip cap» и нажмите OK.
Рис. 36. Определение имени новой ячейки.
— В рабочем поле главного окна AWR_DW появится новое окно для построения новой ячейки макета Рис. 37.
Рис. 37. Создано поле конструирования ячейки макета и подключены инструменты для черчения.
— Выберите материал слоя copper (медь), щелкнув кнопку в левом столбце нижнего поля в Менеджера макета Рис. 37, определите тем самым материал copper (медь) активного слоя.
— Выберите команду Layout — Rectangle (Макет — Прямоугольник) в главном меню AWR_DE Рис. 38.
Рис. 38. Главное меню Layout, комнда Прямоугольник.
— Установите курсор в графическое окно черчения и нажмите клавишу Tab на клавиатуре. В результате откроется окно диалога Enter Coordinates (Ввод Координат) Рис. 39. Введите в его два поля значения «0» и «10» в x и y, соответственно, и нажмите OK.
Рис. 39. Окно цифрового ввода координат.
— Нажмите на клавиатуре клавишу Tab. Появится диалоговое окно Enter
Coordinates (Ввод Координат), но его поля предназначены для ввода приращений
координат Рис. 40. Введите значения
Рис. 40. Повторный вызов переключил окно на ввод приращений координат.
— Изображение ячейки на данной фазе построения показано на Рис. 41.
Рис. 41. Построен прямоугольный проводник.
— Перейдите в слой Footprint (След), щелкнув по прямоугольнику в левом столбце таблицы Менеджера Макета.
— Выберите команду Layout > Rectangle (Макет > Прямоугольник) в главном меню AWR_DE.
— Установите курсор в графическое окно и нажмите на клавиатуре клавишу Tab. В результате откроется окно диалога Enter Coordinates (Ввод Координат). Введите в его два поля значения «10» и «10» x и y, соответственно, и нажмите кнопку OK.
— Нажмите на клавиатуре клавишу Tab для повторного вызова окна Enter
Coordinates (Ввод Координат). Введите в поля этого окна значения приращений
— Вторая фаза построения ячейки макета конденсатора показана на Рис. 42.
Рис. 42. Построен след (footprint) конденсатора.
— Выделите медный прямоугольник, который был построен, далее скопируйте его сочетанием клавиш Ctrl+C и вставьте — Ctrl+V, это процедура быстрого копирования.
— Перемещайте курсор, следите за перемещениями скопированного прямоугольника по графическому окну и совместите его сторону со стороной ранее построенного прямоугольника на слое меди, там щелкните левой клавишей мыши.
Проверьте, как выглядит построенная ячейка макета, сравните ее вид с Рис. 43.
Рис. 43. Построены все элементы конструкторской ячейки.
На этом построение Artwork cell (Искусственная Ячейка) для элемента схемы конденсатор завершено, но не полностью, так как включить ее в схему невозможно.
На следующем этапе проектирования исправляется этот пробел.
Добавление портов ячейке макета
Порты определяют в artwork cell editor (Редакторе Ячеек Макета). Порт задает ту границу, по которой к ячейке присоединяют другие элементы. Порт имеет ориентацию, показываемую в редакторе ячеек макета стрелкой.
Действия пользователя, выполняемые при добавлении порта.
— Выберите в главном меню Layout Рис. 44 команду Cell Port (Макет — Порт ячейки).
Рис. 44. Главное меню Layout, команда Порт ячейки.
— Переместите курсор в графическое окно новой ячейки макета, нажмите и далее держите нажатой клавишу Ctrl на клавиатуре, наведите курсор на левую нижнюю вершину медного прямоугольника так, чтобы виден был квадратный курсорный маркер Рис. 45. и продолжайте держать нажатой на клавиатуре клавишу Ctrl.
Рис. 45. Начало построения порта ячейки. Положение курсора в начальной точке порта ячейки.
— Удерживая нажатой клавишу Ctrl на клавиатуре, нажмите на правую клавишу мыши и перемещайте курсор вдоль левой границы медного прямоугольника вниз до появления квадратного маркера вблизи верха левой границы Рис. 46.
Рис. 46. Завершение построения порта ячейки. Положение курсора в конечной точке порта ячейки.
В этот момент отпустите клавишу мыши и на клавиатуре, что приведет к появлению символа порта Рис. 47.
Рис. 47. Изображение установленного порта ячейки.
— Повторите предыдущие три действия применительно к правому краю медного прямоугольника, но теперь перемещайте курсор сверху вниз и, после завершения этого действия сравните полученное изображение с Рис. 48.
Рис. 48. Полное изображение ячейки конденсатора.
Теперь ячейка макета полностью готова к дальнейшему ее использованию в схемах проекта, но ее надо записать в память AWR_DE.
— Щелкните по знаку X в правом верхнем углу графического окна для его закрытия, что приведет к запросу: «if you want to save the cell edits» (хотите ли сохранить отредактированную ячейку). Щелкните клавишу Yes и тем самым сохраните результат.
На этом создание конструкторской ячейки завершено, и она сохранена для дальнейшего использования в проекте.
Назначение ячейки макета конденсатору
На предыдущем этапе проектирования подготовлена ячейка макета для использования ее вместе с элементом схемы, у которого нет типового макета. Таким элементом может быть конденсатор, когда он установлен в схему из Менеджера элементов.
Последовательность действий по установке в схему конденсатора и сопоставления ему ячейки макета такова Рис. 49.
Рис. 49. Назначение конструкторская ячейка для конденсатора.
— Выделите в окне схемы элемент PORT 1, он соединен с выводом элемента MTRACE.
— Переместите PORT 1, чтобы между двумя элементами MTRACE и PORT 1 образовалось пространство, для этого нажмите на клавиатуре клавишу Ctrl, удерживая ее нажатой, наведите курсор на символ PORT 1, нажмите левую клавишу мыши и, удерживая ее нажатой, переместите PORT 1
— Прейдите на вкладку Менеджера элементов, щелкнув на ярлычке Elem внизу Менеджера AWR_DE.
— Выделите Lumped Element (Дискретные Элементы) и разверните содержимое этой папки, выделите в ней Capacitor (Конденсатор), в нижнем поле Менеджера элементов выделите модель CAP.
— Перенесите CAP в окно схемы и установите его на место между PORT 1 и MTRACE.
— Вызовите окно Element Options (Параметры Элемента), дважды щелкнув на конденсаторе С1, и перейдите на вкладку Layout (Макет), щелкнув по ее ярлычку.
— Назначьте выделенному конденсатору ячейку chip cap. Выберите имя chip cap в поле Compatible cells (Совместимая Ячейка) этого окна, и закройте окно Element Options (Параметры Элемента), щелкнув в нем кнопку OK
Этими действиями конструкторская ячейка, созданная ранее, приведена в соответствие конденсатору. В результате произошли изменения в схеме и на макете. Изображение конденсатора в схеме изменило цвет. Синий цвет его обозначал отсутствие конструкторских данных на этот элемент схемы. Цвет сиреневый обозначает наличие конструкторских данных на элемент схемы. На макете ячейка конденсатора появилась на стандартном месте для нового элемента, но ее топологическая привязка отображена красной штриховой линией Рис. 50.
Рис. 50. Конденсатор в схеме и на макете (пока в неправильном месте).
Кнопка на панели инструментов с изображением красной штриховой стрелки Рис. 51 служит для быстрого вызова команды приведения ячеек на их места в соответствии с топологией цепи. Подробнее эта функция Среды проектирования AWR_DE рассмотрена в следующих разделах.
Рис. 51. Совмещение топологических связей на макете.
Трассировка элемента MTRACE на макете
Проводники в Микроволновом офисе рассматриваются как волноводы СВЧ и КВЧ диапазонов, поэтому большинство проводников прямолинейной формы и пересекаются под прямыми углами. Имеется специальный элемент MTRACE для трассировки микрополосковой линии на виртуальном макете.
Редактирования трассы непосредственно на изображении слоя в Layout View (Вид Макета) способствует быстрому внесению изменений прокладки проводников.
Для управления положением трассы элемента MTRACE полезны такие действия.
— Выделите элемент MTRACE щелчком на его изображении в окне макета Layout View (Вид Макета) левой клавишей мыши. Вокруг элемента появятся четыре маленьких прямоугольника.
— Активизируйте режим управления границей элемента двойным щелчком левой клавиши мыши. На изображении появятся синие ромбики выделения элемента.
— Активизируйте режим трассировки двойным щелчком мыши над правым ромбиком, когда курсор приобретет вид двунаправленной стрелки.
— Переместите курсором символ трассировки в желательную точку, зафиксируйте ее положение щелчком левой клавиши мыши, так же продолжайте трассу, ставя на ней новые точки. В завершение трассы выполните двойной щелчок. Если точка установлена не там, где требуется, ее можно отменить щелчком правой клавиши мыши.
Рис. 52. Три варианта выделения элемента MTRACE и результат его трассировки.
Трассировка элемента MTRACE выполнена. Элемент MLIN имеет форму прямоугольника. Ширину его и длину можно изменить на макете layout (макете). Элемент MTRACE можно изменять на макете, изгибая его под прямым углом и под углом 45 градусов. Углы можно срезать или скруглять.
Функция совмещения границ ячеек макета
Функция совмещения выполняет важное действие, соединяет границы ячеек макета в конфигурациях, где визуально нарушены их соединения.
Эта функция имеет опции. Для настройки опций совмещения ячеек макета можно выполнить следующие действия.
— Выберите в главном меню команду Options — Layout Options (Опции — Параметры Макета) Рис. 52. Откроется окно диалога настройки параметров Layout Options (Параметры Макета).
Рис. 53. Главное меню Параметры, команда Параметры Макета.
— Выделите строку Manual snap selected objects only (Соединять только выделенные объекты) на вкладке Layout (Слои). Строка находится в секции вкладки с именем Layout Cell Snap Options (Параметры Совмещения Ячеек Макета) Рис. 54. Щелкните ОК.
Рис. 54. Управление режимами выполнения операции приведения конструкторских ячеек на их места в соответствии с топологией цепи.
— Щелкните на элементе макета MLEF и сместите его в сторону так, что становятся видимым изменение совмещения, потому что элемент остается на том месте, куда его переместили Рис. 55.
Рис. 55. Смещение элемента на макете. Появляевтся красная линия топологической связи.
— Проделайте то же самое с элементом MTRACE и с ячейкой chip cap, в результате получите картину, показанную на Рис. 56.
Рис. 56. Красные штриховые линии показывают наличие связей, а красные косые кресты на границах элементов отмечают связанные границы.
Красный цвет штриховых линий показывает, что в схеме цепи есть топологическое соединение элементов, но его нет на макете.
Восстановить совмещение границ у ячеек на макете для соединенных элементов позволяют следующие действия.
— Выделите элементы MTRACE, MLEF, и MTEE$, удерживая нажатой клавишу Sift на клавиатуре и щелкая левой клавишей мыши по элементам макета Рис. 57 сверху.
— Дайте команду Snap Together (Соединить вместе), щелчком на кнопке
панели
инструментов. Обратите внимание, что ячейки макета chip cap и MLIN остались не
соединенными Рис. 57 внизу.
Рис. 57. Выделены ячейки макета для восстановления их соединений, исполнена команда «соединить вместе».
— Нажмите Ctrl+A на клавиатуре, чтобы выделить все ячейки макета. Рис. 58.
Рис. 58. Исполнение команды Ctrl A. Выделены все элементы схемы и все ячейки макета.
Щелкните на кнопке Snap Together на панели инструментов. Вид макета изменился (Рис. 59), совмещены все ячейки и не осталось не совмещенных элементов.
Рис. 59. Команда Snap together (соединить вместе), все выделенные элементы соединены.
Функция snap to fit (Совместить Согласованно) позволяет завершить трассировку элемента MTRACE так, что его конец присоединится к ячейке chip cap.
— Отведите ячейку chip cap от ячейки MTRACE на расстояние Рис. 60 (вверху). Совмещение ячеек нарушено и видно красную штриховую линию нарушенного совмещения границ ячеек макета.
— Выделите ячейки макета MTRACE и chip cap, щелкая на них левой клавишей мыши и удерживая нажатой клавишу Shift на клавиатуре.
— Подайте команду Snap to Fit из главного меню Edit. Линя ячейки MTRACE изменится так, что трасса закончится на конденсаторе и таким образом совмещение восстановится Рис. 60 (внизу).
Рис. 60. Команда Snap to fit выполнено. Соединение достигнуто за счет изменения трассы ячейки MTRASE.
Черчение планировка и расслоение макета проектируемого устройства завершены.
Есть возможность сделать результат доступным для использования его в других САПР EDA проектах.
Процедура экспорта макета обеспечивает преобразование формата для
использования информации в конструкторских и технологических
Экспорт макета
Макет объекта можно сделать доступным для других компьютерных программ проектирования технологических процессов и конструирования технологических масок.
Экспорт макета объекта выполняют следующие действия.
— Определите файлы слоев, которые должны быть выведены за пределы Среды проектирования AWR командой Drawing Layers (Слои макета) из главного меню Options (Параметры) Рис. 61. Команда открывает окно диалога Layer Setup (Настройки Слоя).
Рис. 61. Команда Drawing Layers (Черчение слоев).
— Выделите вкладку Export Mapping (Экспорт Отображений), щелкнув по ее ярлычку на верху вкладок Рис. 62.
Рис. 62. Настройка экспорта в формате DXF.
— Выделите на этой вкладке вкладку DXF, пользуясь нижним ярлычком окна диалога Рис. 62, на выделенной вкладке снимите выделение со всех слоев за исключением слоя меди в столбце Write Layers (Запись Слоев) и щелкните OK.
— Подайте команду Layout — Export Layout (Макет — Экспорт топологии) Рис. 63. Окно диалога Save As сохранения файла требует ввода имени и указания формата.
Рис. 63. Главное меню Layout, команда экспорта макета.
— Выделите DXF(Flat*.dxf) в поле Save As Type (типа сохраняемого файла)
— Введите имя «myfile» в поле Filename и щелкните кнопку Save, чтобы экспортировать файл слоя меди в виде DXF файла.Пример моделирования расслоения объекта завершен, а его результаты можно сохранить командой File — Save Project.
В примере показаны те действии в Среде проектирования AWR_DE, которые можно сравнить с макетированием устройства.
Необходимо понимать, что реального макета не создается, а работа ведется на математической модели и необходимо учесть, что точность моделирования всегда ограничена.
Тем не менее, сама возможность испытать схему цепи и оценить работу конструкции до ее воплощения представляется полезной для разработчиков, заслуживающей их внимания.