Tutorial Workbench Layout Windows

 

 


INTRODUCCIÓN.-

 


Este programa, junto con el de captura de esquemas de workbench, permiten automatizar la fabricación de circuitos impresos.

Los pasos serían:

  1. Dibujo del esquema que corresponde con el circuito que vamos a montar, con el programa editor Workbench.
  2. Exportación del fichero con la información de encapsulados y conexiones.
  3. Importación de datos con el programa ‘layout’.
  4. Impresión del resultado sobre transparencia.( fotolito positivo).
  5. Insolación de la placa sensible positiva.
  6. Revelado y atacado.
  7. Montaje de componentes.

 

 

DESCRIPCIÓN DE LA PANTALLA DE TRABAJO.-

 

 


 

 

ALGUNOS CONCEPTOS.-

 

 


COORDENADAS.-

El movimiento del cursor y la colocación de componentes son controladas usando coordenadas. Las unidades de medidas pueden ser pulgadas, milímetros o una unidad interna que usa Workbench que equivale a 1/1200’’. Para cambiar de unidad se utilizan las teclas: ALT-I (inches), ALT-M (mm), ALT-S (unidad interna).

Las coordenadas pueden ser absolutas o relativas. En el primer caso, la medida se calcula entre el cursor y el punto de referencia. En coordenadas relativas, la distancia se calcula entre el cursor y el último punto anotado. Para cambiar de modo de coordenadas se  pulsa CTRL.-R. Aparece una ‘R’ en la barra de estado.

 

DISEÑO DE PLACAS MULTICAPAS.-

Para crear placas multicapas necesitamos conocer los aspectos de su fabricación. Primero debemos conocer aprender algunos términos:

BLIND VIAS: Son vías[1] que conectan la placa superior (TOP)  o inferior (BOTTOM) con alguna interna (INNER).

BURIED VIAS: Son vías que conectan entre sí caras internas (INNER).

FEEDTHROUGH VIAS: Son vías que conectan todo tipo de capas.

 

OTROS ASPECTOS.-

Zoom :             F7 (encajar), F8 (amplia), F9 (reduce).

Rotar:              F2

Selecciona unidades en milímetros: ALT+M.

Selecciona unidades en pulgadas(inches): ALT+I.

Cambia alternativamente de coordenadas relativas a absolutas: CTRL+R.

 

La placa se puede configurar entre 2 y 32 caras. Para visualizar o esconder la cara correspondiente se pulsará la tecla que identifica dicha cara: tecla ‘T’: TOP, tecla ‘B’: BOTTOM, tecla ‘1’: cara 1, tecla ‘2’: cara 2.

 

TUTORIAL.-

 


Construcción de una placa de circuito impreso.

 

PRIMER PASO: Exportaremos el circuito dibujado mediante la opción: File/Export to Layout. Se abrirá el programa Layout con los componentes. Otra forma de hacerlo es File/Export y dentro de este menú elegimos el formato Workbench Layout.

 

SEGUNDO PASO:

Configurar algunos parámetros generales para nuestro diseño:

 

A.      El número de caras que va a usar nuestra placa y otros parámetros. Abrimos la ventana Tools/Options/Board setting.

B.      Debemos definir el tamaño de nuestra placa, Tools/Board Outline/Define by Rectangle. (Colocar el puntero en las coordenadas 0,0 y trazar un rectángulo).

 

TERCER PASO:

Colocar componentes. En el menú desplegable de componentes tenemos distintas opciones.

 


NEW: insertar un nuevo componente.

MOVE: Mover un componente dentro de la placa. Podemos seleccionarlo con el puntero de ratón o mediante la ventana que se abre arriba a la derecha.

DELETE: Borrar un componente.

CHANGE: cambia ciertos atributos del componente.

ATTRIBUTES: Esta opción no se usa.

TEXT POSITION: podemos elegir es lugar para el texto que acompaña al componente (Referencia y valor).

DRAG: Mueve un componente manteniendo las conexiones de las pistas. Hay que mover el componente en pequeños pasos. Esta función tienen ciertos límites.

GLUE/UNGLUE: Permite ‘pegar’, fijar un componente en la placa.

BLOCK MOVE, BLOCK GLUE, BLOCK UNGLUE: igual que las anteriores opciones pero ahora para un bloque o conjunto de componentes.

SEARCH: Permite buscar un componente por la placa.

LIST: Lista el conjunto de componentes que forman la placa.

 

NOTA: Mientras se están moviendo y colocando componentes o bloques de componentes, estos se pueden girar tecleando F2.

Otro consejo es grabar el trabajo cada cierto tiempo para no perderlo por posibles fallos en la alimentación. Este proceso se puede automatizar en TOOLS/OPTIONS en la pestaña SYSTEM SETTINGS y habilitar AUTOMATIC SAVE.

Mientras se mueven los componentes, aparecen un conjunto de líneas amarillas ‘ratsnest’ que indican las conexiones entre componentes. Estas líneas nos pueden ayudar a ver la mejor forma de colocar los encapsulados para su posterior conexionado.

También existe otra línea, ‘force vector’ que indica la posición optima de colocación del componente. Según modificamos su situación, este vector  también lo hace.

 

CUARTO PASO:

 

Conexión de pistas. Se pueden trazar manualmente o de forma automática.

Trazado manual: Para ello se abre un menú desplegable en la opción TRACES. Antes de seguir diremos que para poder unir dos ‘pads’, o sea, dos conexiones, es necesario que tengan la misma ‘nets’. (Cada pin de los componentes de la placa están nombrados por una ‘net’. Los pines que tienen la misma ‘net’’ se deben unir con una pista).

Elegiremos NEW, y al pulsar sobre un pin de un componente, aparecerá una X amarilla en todos los pines con  la misma ‘net’ , es decir, los que debemos unir con una pista. Si pulsamos seguidamente F3, el programa nos propone unas pistas alternativas a seguir para el adecuado trazado. Pulsando la tecla SPACIO, el dibujo de la pista cambia entre 90º y 45º.

Si pulsas F3 permite marcar con una línea amarilla el próximo pin a unir.

Podemos trazar las pistas. Si algún pin no se puede unir, o hemos añadido un componente nuevo, deberemos proceder a asignar una net a dichos pines, y seguidamente ya podremos trazar las pistas.

Los demás elementos del menú los explicamos a continuación:

MOVE: Permite mover pistas ya dibujadas.

DELETE: Borra pistas.

CHANGE: Cambia el ancho de las pistas, seleccionándolas previamente.

MODIFY: Este comando permite hacer cambios sobre un conjunto de pistas que hemos seleccionado por sus características. Así, podemos indicar al programa, que cambie el ancho de las pistas que tienen la misma ‘net’, o que cambie todas las pistas que tienen un ancho determinado por otro.

CONTINUE: Permite continuar la acción en el lugar que la habíamos dejado cuando estábamos dibujando pistas o formas.

ARC: Con este comando dibujamos arcos y círculos.

POLYGON: Podemos dibujar todo tipo de formas con distintos rellenos. Nos permite mejorar el acabado de las placas, zonas de masa, apantallamientos, etc. Dentro de este menú, existen opciones para editarlos.

LAYERS: Permite configurar los colores de nuestra placa.

LAYER PUSH: Esta orden permite pasa la pista que pulsemos de una cara activa A de la placa a otra activa B.

HIGHLIGHT NET: Se visualizan todos los pines que tienen la misma net que hemos introducido.

SET ACTIVE LAYERS: Permite indicar que dos caras activas A y B se asignan a la placa. Si pulsamos F2 podemos conmutar de una cara a otra. Si pulsamos varias veces ‘+’ iremos incrementando la cara y con ‘-‘ decrementando, en el  caso de haber más de dos caras.

DELETE OPEN TRACE NET: Debemos aplicar este comando una vez terminado el diseño para borra pistas que han quedado abiertas, es decir, no van a ningún sitio.

DELETE SINGLE NET: Borra todas las pistas que tienen la misma net.

DELETE ALL TRACE: Borra todas las pistas, según elijamos toda la placa, dentro del área que elijamos o fuera del área que elijamos.

DELETE UNUSED VÍAS: Borra las vías que no se están usando. (Las vías son las conexiones entre caras para unir pistas o superficies).

DELETE SINGLE VÍA: Borra la vía seleccionada.

 

Trazado automático: Usamos la opción ‘Autorouter’. Antes de proceder con el trazado automático debemos indicar cuáles serán las caras que contendrán las pistas. Sabemos que los componentes van en la cara de arriba TOP, y las pistas pueden ir en todas. En algunos circuitos impresos, los componentes también van por la cara opuesta.

En nuestro caso la mayoría de las veces las pistas irán en las dos caras o, si la complejidad del circuito lo permite en una cara sola, BOTTON. Para seleccionar las caras donde van a dibujarse las pistas, TOOLS/AUTOROUTE/OPTIONS. Marcaremos las caras donde irán pistas. Podemos indicar la dirección del trazado, en el caso de que hayas seleccionado más de una cara. Como es lógico, si optas por una cara solamente, las pistas se dibujarán en varias direcciones.

Seguidamente ya estamos en condiciones de efectuar el autotrazado, de forma interna o de forma externa. Los dos sistemas de trazado automático siguen algoritmos con el mismo principio, que entre dos pistas que se cruzan, la pista que entraña más dificultad tiene preferencia.

El trazador interno es muy rápido pero no está recomendado para placas demasiado complejas. Sin embargo el trazador externo que maneja un algoritmo más complejo, permite el desarrollo de placas grandes.

Dentro del menú de trazado interno tenemos las opciones de trabajar con toda la placa a la vez, con nets, con ventana, con componentes, bus.

Para el trazado con el programa externo yo recomiendo elegir la opción de TO AUTOROUTER, pues esto permite abrir el nuevo programa y poder modificar los parámetros de trazado y operar debidamente hasta conseguir el diseño apropiado.

Una vez que salimos de este programa volvemos a seleccionar FROM AUTOROUTER y esto provoca que se nos cargue automáticamente en nuestro diseño el trazado de las pistas.

 

 

 

 

 

QUINTO PASO:

Salida resultados. El programa permite generar distintas salidas encaminadas a fabricar placas de circuito impreso. Puedes obtener:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Como lo que nos interesa a nosotros es imprimir las transparencias que luego irán a la insoladora trataremos la impresión bajo windows.

 

 

Abriremos el menú FILE/PRINT, y aparecerá una ventana como la de la figura. En ella debemos seleccionar una impresora, en el caso de que no esté ya colocada.

 

 

Y lo más importante, debemos añadir (ADD) a la ventana de la izquierda (SELECT SETTIGN) las caras que vamos a imprimir, que aparecen en la ventana de la derecha. Si las pistas están en la cara de abajo: BOTTOM, si hay pistas en la cara de arriba: TOP ,  la máscara de componentes: SILKSCREEN. Si necesitamos máscara de soldadura:  SOLDERMASK, en el caso de que soldemos por máquina de ola, etc. Una vez añadido,  se activa la tecla EDIT, que permite modificar los ítem a imprimir.

 

Podemos modificar la salida a imprimir pulsando la tecla OPTIONS y cambiar algunos parámetros referentes al ploteado.

 

 

 

 

APÉNDICE:

 

AÑADIR UN COMPONENTE.-

Para añadir un componente nuevo a nuestra placa seleccionaremos COMPONENTS/NEW.

Aparece un cuadro de diálogo como la figura adjunta. Primeramente seleccionamos la fuente del componente ‘SHAPE SOURCE’, y marcamos ‘LIBRARY’ si pertenece a una librería de las disponibles, y si ya tenemos un modelo en la misma placa seleccionamos ‘DESIGN FILE’. En la casilla ‘REFDES’ indicar una referencia que será única en toda la placa. Tecleamos OK y aparece una imagen difusa del componente. Ahora podemos rotarlo, F2 y colocarlo en la placa pulsando el ratón. Aparece de nuevo la pantalla de diálogo anterior pero con la referencia incrementada en una unidad. Si pulsamos de nuevo OK podremos colocar otro componente de las mismas características. Y así hasta que decidamos pulsar CANCEL.

 

CONECTAR EL NUEVO COMPONENTE.-

Todos los componentes que hemos importado a través del programa de esquemas de Workbench tienen una serie de ‘nets’ que son unos valores alfanuméricos que acompañan a cada pin del componente y que indican como van conexionados.

En el caso de colocar un nuevo componente, deberemos editar sus ‘nets’ para indicar al programa como debe conectar sus pines.

Para ello disponemos en el menú de la opción ‘NETLIST’ que es el fichero que contiene todo los datos referentes a las ‘nets’ y componentes. Seleccionamos ‘EDIT’. En esta nueva ventana aparece:

SELECT NET:  seleccionamos la net a la que queremos conectar nuestro componente. Esto se puede hacer de dos formas; una pulsando la flecha desplegable o también pulsando ‘FROM  SCREEN’ y después pulsando en un pin de un componente en la pantalla.

 

 

 

 

 

POWERPLANES.-

 

Los powerplanes son superficies de la placa que se dedican a una exclusivamente a una función, como por ejemplo a las líneas de alimentación positivas y masa. Para ello es necesario que la placa tenga al menos 4 pistas: TOP, BOTTOM, INNER1 e INNER2. Las caras de las placas INNER1 e INNER2 serían el plano de alimentación positiva y masa respectivamente. Para asignar las ‘nets’ correspondientes a los powerplanes pulsaríamos NETLIST/POWERPLANES y abriríamos la siguiente ventana. En ella desplegamos AVAILABLE LAYERS y elegimos una cara, por ejemplo INNER1, y seguidamente desplegamos el menú de ATTACHED NET, eligiendo la net que se refiere a Vcc. Lo mismo haríamos con INNER2, asignando la net correspondiente a masa.

Podemos comprobar los cambios realizados en el menú TOOLS/INFO/BOARD STATUS. Aparecen los powerplanes asignados con sus correspondientes nets y caras de la placa.

 

BACKANNOTATE.-

 

Esta opción sirve para actualizar los cambios de referencia, componentes nuevos, etc en el esquema generado por el programa Workbench de esquemas. Para ello una vez que hemos grabado y salido del programa Layout, volvemos al programa de esquemas Workbench y elegimos FILE/BACKANNOTATE FROM LAYOUT. Se genera un informe que indica los cambios realizados.

 

MENÚ

 


Ahora pasamos a explicar las opciones que no hayamos explicado antes, de los siguientes menús:

 

TOOLS.-

 

CONNECTIVITY CHECK: Hace un chequeo de toda la placa o de la net que le indiquemos, y nos hace un informe de las conexiones que no se han podido realizar.

 

DESIGN RULE CHECK:  Nos hace un análisis de la placa y detecta errores como pistas demasiado próximas a otras o a otros pads. También muestra conexiones no realizadas. Nos genera un informe y además aparece sobre la placa unos círculos blancos indicando el lugar del error.

 

RESIZE COMPONENT TEXT: Cambia el tamaño del texto de los componentes.

 

RENUMBER COMPONENTS: Permite renombrar las referencias de los componentes según las situación en la placa. Incluye varios modos para hacerlo.

 

PIN & GATE SWAP: Se usa esta opción para hacer más fácil el trazado de pistas. Esta instrucción trabaja con componentes que incluyen varios elementos iguales en su interior como por ejemplo las puertas lógicas, los pack de resistencias, etc. y permite elegir el componente que mejor facilite el trazado de pistas. Para ello dispone de unos ficheros pkg.dat y $pkg.dat donde están almacenados los pines de los encapsulados con los que vamos a trabajar.

 

PAD STACK: Permite habilitar o deshabilitar pads y/o vías en toda la placa o hacerlo de forma selectiva.

 

LAYER PUSH: Usa este comando para llevar segmentos de una pista de una cara activa A a la otra B. Recordar que para asignar las caras TOP, BOTTOM, INNER1, INNER2, etc a las caras activas se hace TRACES/ SET ACTIVE LAYERS.

 

CHAMFER CORNERS: Puedes mejorar el diseño de la placa evitando esquinas de 90º en las esquinas de las pistas y convirtiéndolas en 45º. Para ello pulsa TOOLS/CHAMFER CORNERS. Elige el grid más adecuado. 50 mil  viene por defecto. Si aumentas la cifra el chaflán aumenta. Conviene que una vez aplicada esta operación actualices la pantalla VIEW/REDRAW SCREEN.

 

REFERENCE POINT: Con esta opción colocas el punto de referencia, origen en tu diseño. Puede ser útil para localizar más fácilmente componentes. Debes introducir las coordenadas o pulsar con el ratón el lugar deseado. Normalmente se coloca en la esquina inferior izquierda de nuestra placa.

 

RELATIVE MODE:  Se utiliza para elegir entre coordenadas absolutas y coordenadas relativas.

 

DESIGN FACTOR: Permite reducir la unidad usada por Workbench que equivale a 1/1200 de pulgada, y por lo tanto mayor precisión. Debemos introducir números enteros.

 

VIEW NETS: Si seleccionamos una determinada net ya sea eligiéndola del menú desplegable o directamente del diseño vemos en la pantalla únicamente las pistas unidas a esa net. Con RESET volvemos al estado inicial.

 

INFO: Permite mostrar información de nuetra placa:

            OBJECT STATUS: Informa de características del objeto seleccionado. Este objeto puede ser un componente, un pad, vía, polígono o segmento de pista.

BOARD STATUS: Características de la placa.

NET STATUS:  Información sobre la net que pulsemos con el ratón.

 

OPTIONS: Muestra una ventana con distintas pestañas para poder configurar el programa.

 

 

COMPONENTS.-

 

CHANGE: Usa esta opción para cambiar un componente por otro.

 

NETLIST.-

 

CREATE: Se utiliza para crear nuevas nets. Tener en cuenta que estos cambios no surtirán efectos al realizar un ‘BACK ANNOTATED’ al programa de esquemas de Workbench.

EDIT: Esta herramienta es muy importante y nos permite realizar las conexiones adecuadas entre los pines que o bien están desconectados o si no, mal conectados, o incluso los componentes nuevos que incorporemos a nuestra placa.

PROPERTIES: Nos da información sobre las nets como es el ancho de pista y te permite cambiar el nombre a la net.

POWERPLANES: Ya ha sido explicado en páginas anteriores.

LIST: Nos muestra una lista de todas las nets conectadas y pulsando ‘UNCONNECTED PINS’ las nets no conectadas.

COMPARE NETLIST: Se utiliza para comparar nuestra netlist (lista de nets) con otra exterior que estará grabada en  un fichero.

 

SHAPES.-

 

Mediante esta opción, se nos permite entrar en un editor de formas (componentes) que nos permite adaptarlos a la exigencias de nuestro diseño.

EDIT: Si pulsas esta opción puedes elegir el componente a modificar de dos formas, pulsando directamente con el ratón o bien eligiéndolo del desplegable que aparece en la ventana superior derecha. A continuación se abre un nuevo programa que te permite modificar el componente en cuestión.

COPY: Permite copiar un elemento y crear otro nuevo a partir de él. Se podrá posteriormente guardar en el circuito. Y si lo necesitamos posteriormente para otro diseño, podremos cargarlo desde el mismo diseño donde fue creado. Os aconsejo que creéis un diseño con los componentes nuevos que no tengamos y que lo guardemos como una placa. Así podremos descargar fácilmente dichos componentes.

DELETE: Borra el elemento seleccionado.

LIST:  Nos muestra una lista de todos los componentes de nuestro diseño.

 

TEXT.-

Se utiliza para añadir o modificar textos de propósito general.

NEW: Permite crear un nuevo texto. Puedes indicar el tamaño, la cara de destino, rotarlo, etc.

MOVE: Úsalo para mover textos. Para seleccionarlo, tener en cuenta la caara activa.

DELETE: Borra texto.

CHANGE: Puedes cambiar aspectos del texto.: caracteres, tamaño, cara del texto, orientación.

 

BLOCK.-

Esta herramienta es muy útil para ahorrar trabajo, pues permite manipular grupos de componentes.

MOVE: Se utiliza para mover bloques de componentes. Se pueden girar (F2).

DELETE: Borra bloques de componentes.

COPY: Utiliza esta función para copiar bloques. Puedes girarlo, si es necesario, antes de pegarlo. Una vez pegado, los componentes y las nets son renombradas.

CONTINUE: Esta función, únicamente se puede ejecutar después de la orden BLOCKMOVE ó BLOCKCOPY. Se utiliza para volver a pegar el último bloque en otro nuevo lugar.

UNDO: Deshace los cambios de BLOCKCOPY, BLOCKCONTINUE, BLOCKDELETE ó BLOCKMOVE.

INPORT: Esta utilidad es muy importante pues te permite importar bloques de otros circuitos. Para ello es necesario que antes hayas exportado los ficheros correspondientes.

EXPORT: Almacena ficheros que corresponden a bloques de nuestra placa . Utiliza ficheros con extensión *.BLK.

INCLUDE: Esta  opción determina que aspectos de la placa se incluyen en los bloques como son: componentes, textos, pistas y polígonos.

 

 

 

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[1] La vía una unión que se utiliza

para conectar dos caras de una

placa.