Esperienza sulla realizzazione di un circuito stampato tramite ECAD

 A
Anno scolasttico 2013‐2014 Procedura
Reallizzare il circu
d effettuarnee la simulazio
one, relazionandone il funnzionamento
o. Procederee per uito riportato in fig. 1 ed
la re
ealizzazione d
del PCB segu
uendo la spie
egazione: staampare le layyers adeguatte per una coorretta realizzzazione non proffessionale. Dataa di consegna 27‐05‐2014
4 A
Anno scolasttico 2013‐2014 Esercitaziione per la re
ealizzazione di un circuitto stampato con program
mma ECAD Ultib
board è l’app
plicazione PC
CB della NationalInstrum ents che asssiste nella pro
ogettazione di circuiti sta
ampati per laa ricerrca accadem
mica e la prod
duzione. Prevvede la rapprresentazione
e grafica plan
nimetrica deello sbroglio ccircuitale e l’inserimento au
utomatico di vari compon
nenti elettro nici, offrendo un ben forrnito databasse, oltre alla possibilità d
di ntegrazione completa in NI Multisim, Ultiboard p
permette di oottimizzare la progettazio
one creaarne di nuovii. Grazie all’in
PCB facilitando iil processo di realizzazion
ne del circuitto stampato a partire dalllo schema eelettrico, crea
ato con ndo per lo sb
broglio, fi no alla produzi one, permetttendo l’espo
ortazione in fformati stan
ndard industrriali Multisim, passan
ber o DXF. L’’ambiente di progettazione include fuunzioni di au
utorouting avvanzato integgrato e posizzionamento Gerb
delle
e tracce che assicurano u
un preciso co
ontrollo del ddisegno duraante la fase d
di realizzazioone del proto
otipo. In quessta proccedura è statta utilizzata lla versione 1
11, ma le istr uzioni sono ffacilmente applicabili an che nelle versioni succcessive. UN C
CIRCUITO PA
ANNING A DU
UE CANALI Per ffare un esem
mpio di progeetto di circuito stampatoo (PCB) viene
e proposto un
n apparato PPanning. Si trratta di un circu
uito capace d
di simulare ill movimento
o di una fontee sonora: in pratica l’effe
etto che si seentirebbe, ad
d esempio, see uno cantasse camminando. Può essere u
utile per introodurre effettti particolari durante unaa registrazione musicale.. In Fig. 1 è riportato
o lo schema d
del circuito in questione,, fig
g. 1 realizzato con M
Multisim. Il segnale di ingrresso vi può eessere inviatto, in relazio ne alla posizione del curssore di R4, soolo all’uscita
a vo1, solo all’u
uscita vo2 o aa entrambe le uscite in quote intermeedie, regolab
bili a piacime
ento. Quindi se queste uscite sono colle
egate ai due ingressi di un impianto sstereofonicoo è possibile ffissare il segn
nale nella poosizione volu
uta del frontee sono
oro (stabilitaa dalla posizio
one dei due altoparlanti)) e anche cre
eare l’effetto
o movimentoo, cambiando
o con graduaalità la po
osizione del potenziomettro R4. Anno scolasttico 2013‐2014 A
A
Anno scolasttico 2013‐2014 fig. 2
figg. 3 Il cirrcuito utilizzaa due operazzionali in con
nfigurazione invertente ccon guadagno
o massimo inn centro ban
nda di poco inferiore all’unittà, quando laa vi è inviata a una sola u scita. Il limite inferiore della banda ppassante è fisssato, nei sin
ngoli R2// R4) e R55 + (R6//R4),, dove con R4
4 canaali, dalle capaacità Cl e C2 con in serie rispettivameente le resisttenze R1 + (R
intendiamo la frazione di potenziometro
o che fa capoo al singolo canale. Se si ccalcola la freqquenza di taglio con R4 aal valo
ore massimo (segnale chee esce da un solo canale)) si ottiene un valore teorico di circa 113,5 Hz; con R4 minore, la frequenza di tagglio sale fi no
o a un valore massimo teoorico di circaa 18,9 Hz. Alle alte frequeenze la band
da è limitata dalle capaacità C7 e C88 al valore teorico di 26 kkHz. Nella Fig. 1 sono
o state inserite delle sond
de (“probe”)) per valutare
e la tensione
e in alcuni puunti significattivi e in Fig. 2
2 o riportati gli oscillogram
mmi in uscita con il cursorre di R4 nellaa posizione in
ndicata in Figg. 1. Infine in
n Fig. 3 sono sono
riportati i diagraammi di Bodee ottenuti co
on Multisim ttramite simu
ulazione in AC
C (Simulate//Analyses/AC Analysis). I diaggrammi sono
o relativi all’u
uscita vo1 con il cursore ddi R4 posizionato per la m
massima amppiezza del se
egnale di uscita (e quindi vo2 nulla). Utilizzan
ndo i cursori 1 e 2 è posssibile vedere che le frequenze di tagliio inferiore e
e superiore (aa ‐3 dB) risultano rispettivame
ente di circa dB rrispetto al vaalore in centrro banda e quindi nel nosstro caso a circa ‐3,256 d
13,5
5 Hz e 25,7 kH
Hz. La frrequenza di ttaglio inferio
ore coincide (come è giussto che sia) ccon quella teorica, mentrre quella di ttaglio superio
ore risullta inferiore alla teorica p
perché la sim
mulazione di Multisim tie
ene conto dei limiti in freqquenza dell’operazionalee sceltto (che evideentemente n
non è ideale come suppoosto nel calco
olo teorico di 26 kHz). A
Anno scolasttico 2013‐2014 L’AM
MBIENTE DI LLAVORO NI U
ULTIBOARD Ultib
board è un so
oftware che assiste nella
a progettazioone di circuitti stampati, p
per prepararlli per la prod
duzione, oltree ad offriire funzionalità automatiiche per velo
ocizzare lo svviluppo di PC
CB (Printed Circuit Board)) e tecniche manuali per conttrolli di preciisione. Questta flessibilità
à, unita all’in tegrazione ccon Multisim, consente ddi ottimizzare
e e facilitare il proccesso di proggettazione deel circuito stampato parttendo dallo sschema eletttrico, creato con Multisim
m, fino alla prod
duzione: Ultiboard permette di comp
pletare il proocesso di layo
out, dal posizzionamento dei componenti alla stessura delle
e piste, con ffunzioni di au
utorouting avanzato inteegrato e posiizionamento delle traccee che assicura
ano un preciiso conttrollo del disegno durantte la fase di rrealizzazionee di un prototipo. fig. 7 In Fiig. 7 è visualiizzata una scchermata di NI Ultiboard versione Education: il fo
oglio di lavorro nel quale vviene realizzato lo sb
broglio del ciircuito elettrronico è affia
ancato da varri menu e baarre degli strumenti che cconsentono l’accesso ai com
mandi del softtware e perm
mettono l’insserimento dii utili viste. La barra in alto o
o barra dei m
menu, ci perm
mette di acc edere a tutte
e le funzioni che il softwaare offre. I p
primi due meenu pplicativi perr Windows), contengono pulsanti notti ai più, ai qu
uali però si da sinistra, File ee Edit (preseenti in vari ap
aggiungono com
mandi specificci di Ultiboarrd che verrannno affrontaati nella nostra trattazionne. File riguarda la gestione e altri comanndi), mentre Edit è ineren
nte alla gestiione del documento (Undo, dei ffile (New Dessign, Open, SSave, Close e
Redo
o, Cut, Copy,, Paste e altrri comandi). Il successivoo menu, View
w, permette d
di includere delle utili visste, tra cui:
• De
esign Toolbo
ox nella modalità Project elenca tutti gli oggetti che fanno parte di un proogetto, menttre nella mod
dalità Layers consente di mostrare, o
oscurare o naascondere elementi della
a progettazioone, oppure, facendo dop
ppio clic, permette dii evidenziaree lo strato (layer) su cui s i vuol lavorare; • Birrds Eye mosttra il circuito
o stampato in
n un colpo d’’occhio e permette di rag
ggiungere faacilmente i punti di lavoro
o sceltti: per selezio
onarli, tracciiate un’area sulla parte dda ingrandire
e, usando il m
mouse mentrre tenete pre
emuto il pulssante sinistro
o; • 3D preview mostra l’’anteprima ttridimensionale del circuito; • Sp
preadsheet V
View è un fogglio di lavoro
o con varie seezioni, tra cu
ui: o Pa
arts permettee un’agevolee visualizzazione e la moddifi ca dei paarametri dei componenti utilizzati, co
ompresi alcuni detttagli come la relativa imp
pronta (footp
print) con inddicata la pied
dinatura, il co
odice di desiignazione, gli attributi e ii vincoli di progettazione; A
Anno scolasttico 2013‐2014 o DR
RC segnala errori di diseggno (i quali vvengono indi cati con un ccerchio rosso
o sul foglio d i progettazio
one) ed è posssibile raggiun
ngerli mediante un doppio clic sulla rrelativa descrizione, ottenendo un inggrandimento
o della zona interessata del ccircuito; o Ne
ets per lavorrare con la neetlist circuita
ale, che perm
mette di mod
difi care vari attributi relaativi ai nodi, indicandonee anch
he lo sviluppo della relativa traccia lu
ungo il PCB. o De
ensity bars sono due strisce colorate, poste sulla destra e sottto l’area di lavoro, che raaffi gurano la densità dei com
mponenti sul master (andando da un vvalore minim
mo indicato ccon colore ve
erde, ad masssimo con co
olore rosso). Si attivvano e disatttivano seguendo il percorso View > D
Density bars.. L’opzione V
View > Grid ppermette di iinserire o di togliere la grigliaa di riferimen
nto sul foglio
o del PCB. L’oopzione View
w > Status Ba
ar abilita la bbarra di stato
o in basso, che visualizza importtanti informaazioni sul lavvoro in corsoo. Man
n mano che ssvilupperemo
o lo sbroglio del circuito panning, vedremo altri m
menu che il ssoftware offre e le funzio
oni che è possibile aattivare. CREA
ARE UN CIRC
CUITO STAMPATO PARTE
ENDO DA UN
NO SCHEMA DI MULTISIM
M L’am
mbiente di prrogettazionee di Ultiboard
d è ben integgrato con il p
pacchetto di ssimulazione elettronica M
Multisim, conssentendo di ottimizzare iil processo d
di progettazioone di un circuito stampa
ato partendoo dallo schem
ma elettrico e arrivvando fino allla produzion
ne. Com
munque Multtisim forniscee funzioni ch
he possono eessere integrate con moltti altri prograammi di layo
out PCB, usan
ndo l’opzzione Transffer > Export tto other PCB
B layout file e scegliendo
o il formato d
di esportazioone voluto. In
n genere, e n
nello speccifico per sco
opi non profeessionali, si rrealizzano staampati a singgola faccia in
n cui le piste vengono tra
acciate su un
na sola superficie, o
o a doppia faaccia in cui, m
mentre i com
mponenti ven
ngono monta
ati su un soloo lato del circcuito, le piste mbe le facce d
della basettaa. venggono dispostte su entram
Per usi professio
onali e produ
uttivi vengon
no anche costtruiti stampaati multistratto (multilayeer), con più strati di pistee che scorrrono all’inteerno della basetta, oltre a
a quelle supeerficiali. Un ccircuito stam
mpato multisttrato è forma
ato da un nuumero pari di layer, tipica
amente 4 o 66, ma per applicazioni o nece
essità partico
olari si può aandare oltre i sei livelli. È un metodo più costoso e difficile da produrre risspetto alla singola o doppiaa faccia, ma èè l’unica solu
uzione per otttenere circu
uiti stampati più compattti, permetten
ndo di avvicinare al m
massimo i com
mponenti eleettronici In M
Multisim è po
ossibile defin
nire il numero di strati (laayers) di PCB
B da utilizzare
e, e quindi foorzare Ultibo
oard a instrad
dare (rou
uting) su tali sstrati le reti elettriche (nets), selezio nando Optio
on > Sheet Prroperties e sscegliendo la
a sezione PCB
B (Fig.. 8a). fig. 8a fig. 8b
A
Anno scolasttico 2013‐2014 Qui, nel riquadro
o Copper layyers è possib
bile scegliere quante sono
o le coppie d
di strati desidderati (Layerr pairs), parteendo ncipale di pisste superficia
ali, sviluppatee sia sulla faccia lato sald
dature (Coppper Bottom) che su quella dallaa coppia prin
lato componenti (Copper To
op). Le successsive coppie di strati che
e si vogliono aggiungere ssaranno tutte del tipo no. Nel nostro
o caso è suffficiente abilittare una sola
a coppia di sttrati. Successsivamente, Copper Inner, o rame intern
nterno di Ulttiboard sarà possibile setttare ulteriorri opzioni di p
progetto, ind
dicare per le reti le speciffiche desiderate, all’in
la m
minima e la m
massima amp
piezza delle p
piste (tracks),, la minima e
e la massima
a lunghezza ddelle piste, la
a distanza minima (clearan
nce) tra le pisste, le dimensioni e le carratteristiche di piazzole ((pads) e colleegamenti tra
a layer (vias).. Com
munque alcun
ne di queste caratteristicche si possonno già impostare in Multiisim. Ad esem
mpio, per qu
uanto riguard
da le piste
e, aprendo laa relativa finestra di dialo
ogo delle prooprietà Net SSettings (Fig.. 8b), fig.. 8b a cui si perviene cliccando du
ue volte su cciascuna di essse nello sch
hematico (op
ppure selezioonandola, aprendo il men
nu conttestuale con pulsante deestro del mou
use e sceglie ndo Propertties). Nella se
ezione PCB SSettings, tra le altre cose è posssibile forzaree anche lo strrato dove si troverà la pi sta, rimuove
endo la spunta presente alla voce Un
nspecified routting layers e poi anche aggli strati non
n interessati. Nel trasferirre uno schem
ma elettrico dda Multisim a Ultiboard per la re
ealizzazione d
della scheda (layout) PCB
B, al simboloo circuitale dii ciascun com
mponente veerrà sostituita la relativa impronta (footprint) per il circuito stamp
pato e verrannno mantenu
uti i riferimenti dei colleggamenti esisstenti tra i disp
positivi in unaa tabella den
nominata nettlist. Sarà pooi compito de
el progettista
a sbrogliare il circuito sulla scheda. Multisim tiene traccia dei no
odi di alimentazione e di terra. Alcuni nomi di rete predefi nitti sono globa
ali per un inteero bali sono: 0, GND, VCC, V
VDD, VEE, e V
VSS. Ogni volta che una rrete globale a qualsiasi livello disegno; le reti rriservate glob
nellaa gerarchia o
o su qualsiasi pagina di un progetto èè chiamata co
on uno di tali nomi riservvati di rete, il progetto si unissce a tale rete. La rete 0 ccorrisponde alla terra an alogica, ed è
è il riferimento per tutte le tensioni, d
durante la simu
ulazione, meentre GND è una terra diggitale (è freqquente, ai fin
ni del layout PCB, voler is olare queste
e due reti di terraa). Se si desidera manten
nere la rete a
analogica e qquella digitale distinte du
urante il proccesso di layo
out PCB, prim
ma di espo
ortare lo schema elettrico verso Ultib
board, bisognna assicurarssi che nella finestra di diaalogo Option
ns > Sheet Prop
perties, nel rriquadro Gro
ound option della sezionee PCB il checckbox Conne
ect digital groound to analog ground n
non vengga selezionatto (Fig. 8a). IIn ultimo, sempre nella ssezione PCB, nel riquadro
o Unit settinggs (Fig. 8a) A
Anno scolasttico 2013‐2014 fig. 8a è po
ossibile impo
ostare l’unità di misura pe
er la progetttazione, che di default è iil mil, ma puòò essere con
nvenientemeente cam
mbiata in mm. Si riccorda che il m
mil è un’unittà di misura d
di lunghezza che non fa p
parte del sisttema SI, ma che è tuttora ampiamen
nte utilizzzata nei paeesi di culturaa anglosasson
ne, oltre chee in molti settori tecnolog
gici. È il milleesimo di pollice: 1 mil=0,0
001 polliici = 25,4 μm
m = 0,0254 mm. A
Anno scolasttico 2013‐2014 Prim
ma di trasferire in Ultiboaard il circuito
o panning di FFig. 1, utile p
per la simulazione, si è sccelto di renderlo come neello sche
ematico riportato in Fig. 9 , più adatto per il circuuito stampato
o. fig. 9 9 Per quanto riguarda i colleggamenti esterni di alimenntazione, massa, segnali d
di ingresso oo di uscita de
ell’intero PCB
B si o utilizzati co
onnettori del tipo headerr strip (indicaati con HDR) a cui poi Ulttiboard assoccerà il relativvo footprint e il sono
circu
uito sarà pro
onto per lo sb
broglio. In allternativa si può decideree, momentaneamente, ddi non associiare alcun co
onnettore ai ccollegamentti esterni, lasciiandoli virtuaali o non con
nnessi e una volta effettuuato il trasferimento del circuito da M
Multisim ad U
Ultiboard, trovvare una solu
uzione all’inteerno del database di queest’ultimo. In
n tal caso si p
procederà coon l’immissio
one del com
mponente direttamente d
dall’archivio d
di Ultiboard,, scegliendo Place > From
m Database. Succcessivamentee sarà necessario aprire la netlist, meediante Tooll > Netlist Ed
ditor, per agggiornare le re
eti con i colle
egamenti al n
nuovo comp
ponente appe
ena inserito. Si è scelto, a queesto punto, d
di nominare alcune reti inn modo da d
distinguerle d
durante lo sbbroglio, agen
ndo, nella relattiva finestra di dialogo deelle propriettà Net Settinngs (Fig. 8b), che è raggiu
ungibile cliccaando due vo
olte su ciascuna di essse nello schema elettricco. Nella sezione Net nam
me è possibille sostituire al nome preddefinito da M
Multisim in man
niera automaatica e progressiva (in genere un num
mero) quello voluto da no
oi. A
Anno scolasttico 2013‐2014 Ad e
esempio nella Fig. 8b fig. 8b si è rinominata la traccia 8 dandole il nom
me vo2, tratttandosi del ssegnale di usscita sul canaale 2. Allo ste
esso modo sii è procceduto rinom
minando le trracce degli altri segnali coon vo1 e vi, q
quelli delle a
alimentazionni con Vcc+ e Vcc‐. Inolttre, dato chee la rete 0 co
orrisponde alla terra anal ogica, si è lasciato nello schema elett
ttrico un riferrimento di teerra, in m
modo che Mu
ultisim (e poi Ultiboard) la
a indichi conn tale nome.
CON
NTROLLI PRIM
MA DEL TRASSFERIMENTO
OIN ULTIBOA
ARD Prim
ma di procedeere al trasferrimento di uno schema eelettrico in U
Ultiboard è co
omunque neecessario acccertarsi che i com
mponenti utilizzati siano ““reali”. In efffetti, Multissim dispone d
di componen
nti sia reali c he virtuali ed
d entrambe le categorie sono utilizza
abili a livello di simu
ulazione per studiare com
me un certo circuito funzzionerà nellaa realtà. Tutttavia, dopo aavere conclusso un processso di progetttazione e sp
perimentazione ed aver eeffettuato i ggiusti dime
ensionamenti, è necessaario controlla
are che i com
mponenti reaali scelti abbiano non soloo le caratteriistiche elettrriche che derivano dalla loro sigla base, ma an
nche il correttto contenito
ore (ad esempio dual‐in‐lline o per mo
ontaggio erficiale); inffatti in Multissim esistono
o, per esemp io, più operaazionali del tipo LF355 chhe si distingu
uono per alcu
uni supe
suffiissi, a ciascun
no dei quali corrisponde uno specificco package caratterizzato
o da una certta piedinatura. Nel caso siano p
presenti integgrati virtuali, questi dovrranno essere sostituiti con integrati reeali, ognuno
o con il packaage adattto. Inolttre, spesso d
durante la sim
mulazione in Multisim veengono utilizzzati compon
nenti passivi oo comunque
e discreti virttuali, più ccomodi percché ideali, maa privi di footprint e che vanno quind
di aggiornati con la relati va piedinatu
ura. Perttanto, anche se la scelta del package,, e quindi de l footprint, p
può essere fa
atta (attrave rso la definizzione dei paraametri) direttamente meentre si realizzza lo schem a elettrico in
n Multisim, se sono preseenti compon
nenti virtuali è nece
essario effetttuarla dopo;; comunque è opportunoo verificare che tutte le scelte fatte siiano giuste. È
È quindi com
modo selezionare l’opzzione Reportts > Bill Of M
Materials chee apre una lissta dei materiali (Fig. 10)) A
Anno scolasttico 2013‐2014 fig. 10
dove
e vengono elencati tutti i componentti utilizzati n el progetto, necessari allla produzionne del circuito
o, con alcunee impo
ortanti informazioni tra lle quali: • qu
uantità; • de
escrizione in merito al tip
po di disposittivo (per ese mpio: resiste
enza), al suo valore (per esempio: 1 kkΩ) e alla suaa tolle
eranza; • no
ome di riferim
mento sullo sschema eletttrico (RefDess); • paackage o foottprint del disspositivo. Med
diante la listaa dei materiaali, è quindi p
possibile, usaando l’appossito pulsante
e Vir, visualizzzare l’elenco
o dei disposittivi virtu
uali presenti nello schem
ma elettrico e
e in tal caso pprocedere asssociandogli una piedinattura. Per fare
e ciò, bisogna torn
nare allo scheema e fare doppio clic su
ul componennte in oggetto
o: si aprirà la
a relativa fineestra di dialo
ogo (Fig. 11a), fig. 11a
nellaa quale bisoggna portarsi nella sezione
e Value e all a voce Layou
ut Settings selezionare EEdit Footprin
nt. Nella successiva finestra chee si aprirà (Figg. 11b), A
Anno scolasttico 2013‐2014 fig. 111b selezionare Seleect From Dattabase e cerccare l’impronnta adatta al dispositivo in oggetto (èè possibile ussufruire anch
he di dataabase aziend
dali, Corporatte Database, o personalii, User Datab
base, caricatti sotto Multiisim). Si conttinuerà quessto proccedimento fino a che non
n si avrà asso
ociato a ognii dispositivo virtuale pressente sullo scchematico il relativo foottprint. TRASFERIRE UNO
O SCHEMA D
DI MULTISIM IN ULTIBOA
ARD Dop
po avere realizzato uno scchematico in
n ambiente M
Multisim, perr trasferirlo in Ultiboard èè necessario
o scegliere l’opzzione Transffer > Transfe
er to Ultiboarrd > Transfe r to Ultiboarrd 11, che in automatico chiede di sa
alvare il circuito eletttronico in un
n fi le di tipo netlist (con estensione **.ewnet) e su
ubito dopo lo
o apre all’intterno di Ultib
board. Si apre quin
ndi una finesttra Import N
Netlist (Fig. 1
12) fig. 12
che riporta la neetlist importaata da Multissim e una vo lta dato l’OK
K, viene cariccato il foglio ddi lavoro di U
Ultiboard con i mponenti possti sul bordo della basetta
a (Fig. 13). com
A
Anno scolasttico 2013‐2014 Inve
ece, se nel passaggio da Multisim ad Ultiboard soono rimasti d
dei componenti virtuali, pprivi di footp
print, questi n
non verrranno rappreesentati sul p
piano di lavoro e si apriràà un ulteriore
e pop‐up di a
avviso. In taal caso, sarà opportuno aaccedere al d
database e innserire i componenti man
ncanti usanddo l’archivio d
di Ultiboard o un even
ntuale archivvio personalee, scegliendo
o Place > Froom Database
e. Succcessivamentee sarà necessario aprire la netlist, meediante Tooll > Netlist Ed
ditor, per agggiornare le re
eti e i colle
egamenti maancanti. In oggni caso, prim
ma di effettuuare lo sbrogglio circuitale
e è utile aprirre la netlist p
per fare un conttrollo e se neecessario mo
odificare le proprietà dellle connessio
oni e delle pisste, utilizzanddo l’editor ra
aggiungibile med
diante Tool >> Netlist Edittor, per verificare che tuttto sia a postto e che non ci siano coll egamenti mancanti. Al m
momento con
nsideriamo d
di non ricevere alcun popp‐up di avviso
o, come del rresto accadee se importiamo uno scheema da M
Multisim in cui ogni dispo
ositivo ha un footprint asssociato. A
Anno scolasttico 2013‐2014 Una volta visualiizzati i comp
ponenti sul bo
ordo della baasetta (Fig. 1
13), per procedere allo sbroglio èè necessario spostarli all’’interno; ved
diamo in detttaglio le opziioni di selezione. LE O
OPZIONI DI SEELEZIONE È po
ossibile selezionare e desselezionare singoli o multtipli elementti in un diseg
gno (componnenti, piazzolle, piste, ecc.) per poterli sposttare, o per m
modifi carne lle proprietà: • pe
er selezionaree un singolo elemento è necessario ccliccare su dii esso con il p
pulsante siniistro del mou
use e questo
o verrrà evidenziato con una lin
nea tratteggiiata intorno; • è aanche possib
bile selezionaare più elementi su un’arrea, tenendo
o premuto il tasto sinistroo del mouse e includendoli nell’’area trattegggiata rettanggolare visibille durante il trascinamen
nto del punta
atore; • pe
er selezionaree/deselezion
nare singolarrmente più eelementi è ne
ecessario ten
nere premutto il tasto CTR
RL mentre si cliccca su ciascuna selezione ccon il pulsante sinistro d el mouse; • pe
er selezionaree tutti gli eleementi di un disegno, preemere CTRL+
+A; • pe
er agire sulle proprietà dii uno o più elementi seleezionati, bastta fare doppio clic sulla seelezione con
n il pulsante sinisstro del mouse (che ne aprirà direttamente la cassella delle prroprietà), o fa
are un solo cclic con il pullsante destro
o (in tal ccaso verrà vissualizzato il rrelativo men
nu contestua le, con le voci delle azion
ni che è posssibile compie
ere, tra cui an
nche l’opzzione di averre accesso allle proprietà della selezioone). Per effettuare co
orrettamente una selezio
one è comunnque necessaario sapere u
usare i filtri ddi selezione cche consento
ono di diistinguere i vvari elementi di disegno, permettenddo un controllo dettagliatto delle sceltte. La se
elezione dei filtri è raggiu
ungibile med
diante Edit > Selection Fiilter o, sulla barra degli sstrumenti, atttraverso il m
menu Sele
ect. A
Anno scolasttico 2013‐2014 È po
ossibile scegliere una o più tipologie d
di elementi, abilitandole con il rispettivo pulsantee: 







e di selezionaare i compon
nenti circuita
ali, ossia le reelative piedin
nature Enable SSelecting Parrts permette
(footprin
nts); Enable SSelecting Traaces permettte di selezionnare le piste (traces); Enable SSelecting Polygons perm
mette di selezzionare poliggoni di rame tracciati sul PCB; Enable SSelecting Viaas permette di selezionarre le vie di co
omunicazion
ne (vias) tra i vari layer di un circuito stampatto multistrato; Enable SSelecting Pad
ds permette di selezionaare le piazzole (pads); Enable SSelecting SM
MD Pads perm
mette di seleezionare le piazzole per i dispositivi a montaggio superficiale (Surfacee Mount Deviice); Enable SSelecting Atttributes perm
mette di seleezionare gli aattributi testuali dei vari ooggetti; Enable SSelecting oth
her objects p
permette di sselezionare aaltri oggetti ssul PCB (ad eesempio i po
onticelli esterrni o il contorrno della bassetta). SBRO
OGLIO IN MO
ODALITÀ AUTOMATICA Dop
po avere sposstato i componenti all’intterno della bbasetta (Fig. 14a) fig. 1
14a Disposizione dei com
mponenti all’interno dellaa basetta e avverli disposti per lo sbroglio, è possibiile intrapren dere il tracciiamento dellle piste in maaniera manu
uale oppure informa automaatica mediantte autorouting. A
Anno scolasttico 2013‐2014 Com
minciamo ved
dendo come avviene lo sbroglio autoomatico (dello sbroglio m
manuale e dellla netlist parleremo in segu
uito). L’autorouting vieene attivato dal pulsante
e Autoroute > Start/Resu
ume Autorouter e offre la possibilità
à di collegaree in man
niera automaatica le piazzole mediante piste, sfrutttando l’algo
oritmo di routing di Ultibooard. Il software iniziaa ad organizzzare le piste ssul PCB e vis ualizza il pro
ogredire dell’’operazione nella barra d
di stato. Quando il processo è compleeto i risultatii vengono vissualizzati nella scheda Re
esults dello SSpreadsheett View. Il pu
ulsante Autoroute > Stop
p/Pause Auto
orouter perm
mette di ferm
mare l’algorittmo di autorrouting, utile
e nel caso in cui sia e
entrato in un
n ciclo senza riuscire a po
ortare a term
mine il tracciaamento di tutte le piste ddel circuito. C
Ciò è ovviam
mente imputabile alla ccomplessità ccircuitale, al modo in cui sono stati d
disposti i com
mponenti sul PCB, alla lim
mitazione di usarre uno, piuttosto che più layer. Per aiutare il sofftware nello sbroglio automatico, puòò essere con
nveniente, ad
d esempio, s postare i com
mponenti sul fogliio di lavoro, in modo da portare a terrmine anchee i collegamenti mancanti tra le reti; ooppure si può optare perr aum
mentare il numero di layeer (ad esempio passando da un circuito a singola ffaccia ad unoo a doppia fa
accia) o si pu
uò provvare con disp
posizioni alteernative dei ccomponenti:: ad esempio
o, nel databa
ase di Ultiboaard, in merito ai cond
densatori eleettrolitici, è p
possibile scegliere tra unn dispositivo con collocazione in verti cale o uno con disposizio
one in orrizzontale lungo il piano, in modo che
e sotto possaano passare più piste. Fatto ciò, bisogn
na riattivare l’Autorouterr. È po
ossibile averee informazioni sul processso di autorooute appena fermato nella scheda Reesults dello SSpreadsheet View
w (comando: View > Spre
eadsheet Vie
ew), dove vi ene indicato
o anche il num
mero di connnessioni sul ttotale portatto a term
mine dall’autorouter. Al m
momento dell’importazione dello sche
ema da Multtisim, vengono impostati in Ultiboardd valori pred
definiti (in genere minimi) per vari elementi cirrcuitali (trace
es, clearancee, vias, pads) adatti ad ag
gevolare l’auttorouting ne
ella rapida dificabili all’i nterno delle
e varie schede riusccita dello sbrroglio circuitale automatico. Tali valoori sono verifficabili e mod
dello
o Spreadsheeet View, opp
pure all’interrno delle varrie sezioni de
ella finestra N
Net Edit che permette dii lavorare con la netlist (comando
o: Tool > Nettlist Editor). Allo stesso modo
o, è possibilee modificare le caratterisstiche degli e
elementi presenti nello scchema, selezzionandoli direttamente o iin gruppo co
on doppio clicc o aprendo il menu conttestuale con il pulsante ddestro e sceggliendo Prop
perties (quessta voce risulta evidenzia
ata solo se tuutti gli eleme
enti seleziona
ati sono delloo stesso tipo
o). Nella scheda Nets dello Spre
eadsheet Vie
ew sono ripoortate le impostazioni per le piste, ciaascuna delle quali ha unaa mazione è re
eperibile per ogni Net neella sezione W
Width della ffi Tracce width predefinita pari a 10 mil (la stessa inform
nesttra Net Edit, alla voce De
efault trace w
width), menttre alla voce Trace cleara
ance è riporttata la minim
ma distanza amm
messa tra le p
piste, predeffinita in 10 m
mil (la stessa informazion
ne si trova ne
ella fi nestra Net Edit). Tali valori possono essere modificati, ma
a è bene con siderare che
e per sfruttarre al meglio ll’autoroutingg di Ultiboard
d è mil) e in Tracce clearance (consigliabille prefferibile non inserire valorri troppo alti in Trace widdth (consigliaabile 10÷30 m
10÷2
20 mil), altrim
menti l’algorritmo di auto
orouting potrrebbe non riuscire nello sbroglio. Sarrà sempre po
ossibile in un
n seco
ondo momen
nto, a sbroglio completatto in manieraa automaticaa, intervenire
e ispessendoo le piste o riichiedendo u
una A
Anno scolasttico 2013‐2014 magggiore distanza tra esse, rriproponend
do poi lo sbrooglio automaatico o proce
edendo in maaniera manu
uale. Per quanto riguarda il PCB fiinale del circcuito Panningg (riportato iin Fig. 15a),
fig 15a ono tracciatee piste di speessore di 40 mil (circa 1 m
mm) e clearaance di 20 mil. Prima delllo sbroglio è bene si so
conttrollare e mo
odificare le caratteristiche delle piazzzole di tutti i componenti, che potrebbbero avere dimensioni pred
definite non adeguate allle specifiche desiderate.
Si prrocede, dunq
que, abilitando il pulsantte Enable Sellecting Pads (oppure usa
ando il menuu Edit > Selecction Filter >> Enab
ble Selectingg Pads) e seleezionando tu
utte le piazzoole che si voggliono modifficare, quinddi facendo do
oppio clic su una selezione (o con un clic del p
pulsante desttro, sceglien do Propertie
es nel relativvo menu conttestuale) si a
accede alla h Hole Pin Prroperties e cci si porta ne lla sezione P
Pad (Fig. 14b). finesstra Through
Fig. 14b
b Finestra Th
hrough Hole Pin Properties. Qui è possibile aagire sulle caratteristiche
e delle piazzoole, modificando, tra le altre cose, la forma (Shap
pe) del coppeer onda ‐Roundd‐ e/o quadraa ‐Square‐) il diametro ddella piazzola
a (Pad Diame
eter) top o del copperr bottom (sceegliendola to
Anno scolasttico 2013‐2014 A
e de
el relativo forro (Hole), po
ortandoli ai vvalori desiderrati. Per lo sb
broglio in corso si sono im
mpostate le seguenti caraatteristiche p
per tutte le piazzole (per selezionarle tutte usare la combinazione dei tastti CTRL+A): 

Pad Diam
meter di 75 m
mil (circa 1,9
9 mm) e Drill Diameter dii 39 mil (circa
a 1 mm); nessunaa indicazione nel campo H
Hole, lascian do le forme delle piazzole come da ffootprint origginari. A
Anno scolasttico 2013‐2014 Si scceglie di realiizzare per il ccircuito Pann
ning un mastter su singolaa faccia, per cui si passa aalla sezione Layer settinggs per rimuovere laa spunta sottto la voce Co
opper Ring innerente al ch
heckbox Copper Top, in m
modo che lo sbroglio si svilu
uppi dal lato copper bottom; questa sscelta non m
modifica la ne
etlist ma vale
e solo per l’a utorouting. In allternativa è p
possibile effeettuare la ste
essa scelta n ella scheda C
Copper layers dello Spreeadsheet Vie
ew. È irrilevante lavo
orare dal lato
o rame (copp
per bottom) o dal lato co
omponenti (ccopper top); infatti, per sscambiare la supe
erficie di sviluppo di una o più piste (o di tutte quuante) basta selezionarle, dopo averee abilitato il p
pulsante Enaable Sele
ecting Tracess (oppure usaando il menu
u Edit > Selecction Filter >
> Enable Sele
ecting Tracess), cliccare p
poi due volte su di essse con il pullsante sinistrro del mouse
e per aprire lla finestra de
elle proprietà
à Trace Propperties e portarsi alla sezione Posiition per scambiare il Layyer con quello desideratoo. STAM
MPARE UN C
CIRCUITO STA
AMPATO fig. 15aa Una volta disegn
nato il circuitto stampato (Fig. 15a), sii può passare
e alla realizza
azione del PCCB, stampan
ndolo su carta da (che servee a mascheraare la basetta ramata pree‐sensibilizzaata da porre nel bromogrrafo) con una stampantee, lucid
megglio se laser, in grado di ggarantire un’ottima risoluuzione. Nella finestra di stampa che si ottiene mediante File > Print, nell’area Layer ssettings è poossibile selezzionare i layeer onibili nella li sta Available
e layers, cliccando sulla ffreccia verso
o destra per che si desidera sstampare traa quelli dispo
overli all’inteerno della listta di stampa Layers to prrint o sull’alttra freccia pe
er rimuoverlii. muo
La sttampa su carrta lucida deel PCB del circcuito Panninng va preparaata seleziona
ando il layer Copper Botttom, metten
ndo una spunta su Prrint Reflectio
on e su Leavve Drill Holess Open. In Figg. 15b è visu
ualizzato il cirrcuito stamp
pato proposto. A
Anno scolasttico 2013‐2014 fig. 15b