Delta Design

В САПР электроники Delta Design ведение базы радиоэлектронных компонентов осуществляется с помощью менеджера библиотек. Менеджер библиотек позволяет решать следующие задачи:

1. добавлять в базу данных радиоэлектронные компоненты;
2. формировать в рамках базы данных наборы компонентов;
3. вносить в базу данных изменения, поддерживая её актуальное состояние;
4. осуществлять импорт и экспорт данных.

Система позволяет производить обмен данными между библиотеками при помощи менеджера импорта и экспорта библиотек Delta Design, гарантируя общую полноту и сохранность данных каждого компонента. Также поддерживается импорт библиотек из популярных САПР электроники P-CAD 2006, Altium Designer (доступно в Delta Design 3.0 и выше) и PADS (доступно в Delta Design 3.5).

Работа с библиотеками

Для работы с библиотечными данными предназначены специализированные редакторы. Каждый редактор позволяет добавлять в систему данные (создавать УГО и ТПМ, описывать контакты компонента и т.д.), а также редактировать уже имеющуюся информацию.

Библиотечный компонент может содержать информацию о целой линейке компонентов. Для этого используется механизм элементов серии, где элементом серии является конкретная технологическая реализация компонента. Элементы серии отличаются друг от друга значением какого-либо технического параметра и/или корпусом, но при этом, принципиально, являются одним компонентом. Такой механизм позволяет установить однозначное соответствие между компонентом в базе данных и техническим описанием (datasheet). Такой подход позволяет упростить базу данных, т.к. не требует создания отдельного компонента для каждого элемента серии.

Формирование базы компонентов

Формирование базы радиоэлектронных компонентов предусматривает классификацию компонентов по типам - компоненты одного типа объединяются в семейство. Семейство указывает на принадлежность компонента к тому или иному типу, а также определяет позиционное обозначение на электрической схеме и перечень технических характеристик. Для добавляемого в базу данных компонента необходимо указать принадлежность к определенному семейству, тем самым определив список технических характеристик. Такой механизм ведения базы компонентов позволяет четко выстраивать структуру библиотеки в соответствии с типом и техническими характеристиками, присущими компонентам.

За основу для составления списка семейств принята классификация стандарта ГОСТ - 2.710. При необходимости классификация компонентов может быть полностью изменена пользователем.

В Delta Design для описания компонента используются следующие данные:

1. Набор топологических посадочных мест (ТПМ).
2. ТПМ - отображение компонента на печатной плате, представленное в виде участка платы, на котором расположен компонент. Посадочные места могут быть заданы в строгом соответствии со стандартом IPC-7351. Для оптимизации работ по созданию ТПМ в программе предусмотрен мастер создания посадочных мест.
3. Набор условных графических обозначений (УГО).
4. Описание контактов компонента.
5. Табличное представление информации о всех контактах компонента, указывающее на структурное разделение компонента, для случаев, когда компонент содержит в одном корпусе несколько модулей (секций). С помощью данной таблицы задаются свойства контактов компонентов и определяется соответствие между контактом компонента, контактной площадкой на ТПМ и выводом на УГО.
6. Технические характеристики компонента.
7. Список параметров, который определяется семейством, к которому принадлежит компонент. Значения параметров задаются для каждого конкретного компонента. Значения параметров конкретной технической характеристики (например, рабочее напряжение, номинал и т.д.) могут быть переданы для отображения на УГО и ТПМ.
8. Дополнительные данные.
9. Система обеспечивает повторное использование описания частей компонента для ускорения работы.

Редактор схем системы Delta Design предназначен для разработки принципиальных электрических схем проектируемых радиоэлектронных устройств. Редактор обеспечивает простую и удобную работу со схемами. Это достигается за счет большого количества инструментов, позволяющих автоматизировать работу проектировщика, и дружественного интерфейса системы, который способствует уменьшению количества ошибок проектирования.

Функционал FlexyS:

1. поддержка многолистовых и иерархических схем любого уровня сложности;
2. инструменты поиска и размещения компонентов;
3. инструменты размещения и группировки проводников;
4. поддержка шин разных видов (с заданным диапазоном цепей, со списком цепей и произвольных);
5. поддержка групповых (шинных) выводов и возможностью управления подключением любой цепи в шине;
6. контроль целостности схемы;
7. поддержка ГОСТ (стандартные штампы, контроль соблюдения требований ГОСТ при размещении компонентов и проводников на схеме).

Редактор схем также умеет создавать SPICE-нетлист (при размещении на схеме компонентов с соответствующими моделями). Из редактора схемы может быть сразу же вызвано моделирование в модуле SimOne или SPICE-нетлист может быть сохранен на диск для дальнейшего использования.

Редактор имеет ряд особенностей, позволяющих оптимизировать работу со схемами.

• Совмещение процессов разработки схемы с выпуском документации

Рабочее поле схемотехнического редактора представлено в виде отдельных листов, на которых выполняется построение схемы. Такой подход позволяет разделять схему на функциональные части непосредственно в момент проектирования и обеспечивает единое оформление всех листов схемы. Оформление листов осуществляется в соответствии со стандартами, заданными для реализуемого проекта, в качестве которых доступны ГОСТ и ANSI.

• Интеллектуальный алгоритм прокладки цепей

Автоматизированное редактирование схемы с соблюдением стандартов оформления (ГОСТ). Автоматическое прокладывание цепей по оптимальному маршруту. Автоматическое создание портов. Автоматическое подключение к шине с заданием специального "входа" в шину.

• Несколько инструментов размещения компонентов

Drag & Drop, механизм быстрого перебора, быстрый поиск по всем параметрам. Повороты и отражения, автоподключение выводов, вставка в разрыв цепи и т.п.

• Поддержка встроенных блоков (Delta Design 3.0)

Возможность создания и использования встроенных блоков, что позволяет на принципиальной электрической схеме создать схему блока, а далее на этой же схеме использовать условно-графическое обозначение (УГО) этого блока. При этом нумерация компонентов производится в соответствии с правилами ГОСТа, и пользователи могут редактировать схему блока прямо на общей принципиальной схеме с сохранением ее целостности.

• Возможность редактирования УГО прямо на схеме (Delta Design 3.0)
• Интеллектуальный алгоритм перемещения

Перемещение компонентов, проводников, портов и шин осуществляется с сохранением подключений.

• Контроль целостности схемы в момент редактирования

Редактор схем препятствует совершению заведомо неправильных действий, таких как размещение компонентов в зоне расположения нескольких цепей, неправильное подключение цепи и т.п, что позволяет уменьшить количество ошибок при проектировании.

• Гибкие настройки внешнего вида схемы

Свойства большинства объектов, в том числе внешний вид могут быть изменены прямо на схеме. Инспектор свойств обеспечивает оперативный доступ ко всем свойствам редактируемого объекта, и осуществляет группировку свойств по функциональному назначению.

• Возможность ведения правил создания платы в момент разработки схемы

Правила проектирования для цепей (ограничения для отрисовки цепей на плате) могут задаваться проектировщиком уже на этапе разработке электрической схемы. Как только цепь добавляется в список цепей (netlist) для нее можно задать правила проектирования, или включить ее в класс цепей (группа цепей, для которых применяются одинаковые правила проектирования).

SimOne — современный высокоэффективный пакет схемотехнического моделирования радиоэлектронных схем. SimOne позволяет проводить полнофункциональное SPICE-моделирование, а также исследование устойчивости схемы при изменении различных входных параметров.

Начиная с Delta Design 3.0, система аналогового моделирования SimOne полностью интегрирована в среду проектирования.

• Появилась возможность создания проекта аналогового моделирования SimOne
• Реализована новая панель "Модели"
• Перенесены библиотеки моделей из SimOne из отдельной версии
• Обеспечена возможность создания фильтров
• Реализовано задание сигналов через графическую оболочку
• Обеспечена поддержка блоков при формировании SPICE-нетлиста
• Реализован инструмент "Щуп"
• Обеспечен просмотр текущих значений и вывод их в текстовое окно
• Реализована подстройка параметров ("тюнер")
• Экспорт графиков в формат Excel, Matlab, Maple, Текст, WAV, PWL, Touchstone, Freq
• Реализована метка измерения - инструмент, позволяющий отображать значения потенциалов узлов и номиналы токов, текущих через компоненты, после выполнения различных анализов схемы

SimOne – современная высокоэффективная система схемотехнического моделирования, использующая наряду c классическими алгоритмами оригинальные, основанные на современных численных методах.

SimOne многократно превосходит по скорости моделирования обычные SPICE-симуляторы при той же точности расчетов.

SimOne позволяет проводить полнофункциональное SPICE-моделирование радиоэлектронных схем, предлагая пользователю такие новые возможности как расчет периодических режимов схемы и анализ устойчивости.

Расчет периодических режимов позволяет определять поведение схемы в установившемся режиме без предварительных длительных расчетов переходных процессов.

Анализ устойчивости схемы позволяет определять, устойчива схема в текущей рабочей точке или нет, выделять компоненты схемы, влияющие на ее устойчивость, проводить исследование устойчивости при изменении температуры или параметров моделей элементов.

Библиотека моделей компонентов содержит как встроенные SPICE-модели компонентов (SPICE-примитивы), так и обширную (более 30 000 шт.) базу готовых моделей реальных схемных компонентов. Реализована удобная работа с тестовыми SPICE-библиотеками и графическими макромоделями.

Графическое отображение результатов моделирования и постпроцессорной обработки позволяет пользователю:

• строить графики интересующих переменных и функций от них;
• использовать функции курсоров для оценки параметров кривых;
• производить измерения и их пересчет при последующих запусках моделирования характеристик построенных кривых;
• получать спектральные характеристики кривых на основе быстрого преобразования Фурье.

SimOne может экспортировать результаты моделирования, а также уравнения цепи в численном и символьном видах, в MATLAB, Maple и MS Excel.

Одновременная отладка моделей электронной аппаратуры со встраиваемым программным обеспечением в рамках единой интегрированной системы моделирования. Полная поддержка VHDL.

Система Delta Design обладает уникальным инструментарием для моделирования работы цифровой аппаратуры. Средства моделирования системы обеспечивают расчет и анализ совместной работы аппаратной части радиоэлектронного устройства и программного обеспечения (прошивки), которое функционирует на данном устройстве. Такой подход обеспечивает целостность данных моделирования, благодаря тому, что различные процессы совместно моделируются в одной среде, а не отдельно друг от друга.

Средства моделирования работы цифровой аппаратуры Delta Design предоставляют проектировщику следующие возможности:

• разрабатывать модели работы различных цифровых устройств;
• использовать готовые сторонние модели работы цифровых устройств, которые соответствую стандарту VHDL;
• разрабатывать программное обеспечение, которое способно функционировать, как на моделях устройств, так и на реальных системах;
• использовать стороннее программное обеспечение (прошивки), адаптируя его для разрабатываемого устройства;
• проводить моделирование работы как аппаратной части устройства, так и совместной работы аппаратной части и программного обеспечения (прошивки);
• получать данные моделирования, в том числе визуальные, непосредственно в процессе расчета.

Цифровое моделирование в Delta Design производится благодаря модулю Delta Design Simtera, работающего на основе описания работы устройств на HDL-языках (Verilog/SystemVerilog/VHDL).

Для пользователей предусмотрены два режима работы – упрощенный и продвинутый.

Упрощенный тип работы обладает всей функциональной мощью продвинутого, но при этом ориентирован на схемотехников и специалистов, не знакомых с HDL-языками. В систему встроены инструменты работы с цифровым моделированием в схемотехническом виде, помогающим пользователю на любом из этапов процесса проектирования «библиотека»-«схема»-«моделирование». Пользователю необходимо лишь создать библиотеку компонентов с условно-графическим обозначением и привязать к компонентам HDL-модели. В системе предусмотрена автогенерация HDL-кода по УГО, что в значительной мере упрощает наполнение библиотек. На этапе проектирования схемы пользователю доступны все схемотехнические инструменты – работа с шинами, портами, листами и пр. Для перехода к моделированию необходимо лишь нажать несколько кнопок и выбрать данные для отображения.

Продвинутое моделирование в Delta Design Simtera ориентировано на разработчиков ПЛИС, на специалистов по верификации и тестировщиков. Для них в системе предусмотрены инструменты ведения проектов в текстовом виде, в систему можно импортировать уже существующие HDL-проекты. Инструменты assertion-based verification, отладка с помощью точек остановки, осциллографы и списки наблюдений помогут при проектировании и верификации. Текущие результаты моделирования сразу доступны для просмотра и анализа. Встроенный осциллограф может отображать данные непосредственно в процессе расчета, что позволяет существенно уменьшить время обнаружения ошибок. Также, в процессе расчета, доступен единый стек вызовов, объединяющий информацию по прошивкам и аппаратной части.

Цикл проектирования конфигурации ПЛИС может быть продолжен в системе модулем синтеза. Синтез в базис библиотечных компонентов программируемых логических интегральных схем доступен для следующих устройств:

Intel:

1. Cyclone IV
2. Cyclone IV E
3. Cyclone V
4. Cyclone 10
5. MAX10
6. Arria 10 GX

Xilinx:

1. Spartan-7
2. Artix-7
3. Kintex-7
4. Virtex-7

На всех этапах проектирования доступен экспорт проектов, после синтеза результаты работы синтезатора могут быть выгружены в форматах VQM/EDIF.

В текущей версии движка Delta Design Simtera 1.7.1 поддерживаются следующие стандарты языков: Verilog-2001, VHDL-2008 и более ранние версии.

Также доступно проектирование и моделирование смешанных проектов. В системе обеспечивается наиболее полная поддержка стандарта VHDL, полная поддержка стандартов Verilog (IEEE Std 1364-2001, IEEE Std 1800-2005, Verilog-AMS 2.3.1) в данной версии недоступна, частично поддержан стандарт IEEE Std 1364-2001.

DRM — единый редактор правил и ограничений для всех этапов проектирования: от создания условно графических обозначений и посадочных мест компонентов до выпуска управляющих программ для технологического оборудования.

Возрастающая сложность проектируемых устройств приводит к тому, что в проекте формируются большие объемы данных, которые должны быть систематизированы и контролироваться системой. Существенной частью этих данных являются правила проектирования. Они предназначены для определения характерных параметров конструкции платы. Правила проектирования в системе Delta Design состоят из нескольких групп:

• Физические
  Определяют физические параметры треков: ширину, сужение, расположение T-соединения
• Зазоры
  Определяют предельные расстояния между различными объектами, размещаемыми на плате
• Трассировка
  Определяют разрешение на размещение цепей в различных зонах платы

Редактор правил отвечает современным требованиям по введению и обработке данных и предлагает следующие возможности:

• Переход от общего к частному
  Правила для отдельных объектов заполняются на основании правил для групп объектов
• Правила для объекта
   В системе могут быть определены правила практически для любого объекта на плате
• Стандартизация интерфейса
  Для ввода любых правил используется однотипный табличный интерфейс
• Интеграция с другими редакторами
  Редактор правил доступен из различных частей проекта, тем самым обеспечивается быстрый доступ к правилам для любых объектов
• Использования шаблонов правил
  Сохраненные шаблоны правил позволяют быстро сформировать набор правил для проекта

RightPCB — базовый набор инструментов для проектирования печатных плат и экспорта данных, необходимых для производства проектируемого изделия. Позволяет проводить трассировку в полностью ручном и интерактивном режимах.

Редактор печатных плат системы Delta Design предназначен для разработки плат и экспорта данных, необходимых для производства проектируемого изделия. Delta Design PCB предлагает инструменты для решения большинства задач, возникающих при разработке печатных плат.

В Delta Design 3.0 редактор печатных плат включает в себя два режима трассировки - классический (RightPCB) и топологический (TopoR). Функции топологического трассировщика TopoR полностью интегрированы в редактор печатных плат.

Функционал RightPCB:

• разработка конструкции печатных плат,
• настройка свойств слоев печатных плат,
• размещение и перемещение компонентов,
• создание и контроль правил проектирования,
• полуавтоматическая и автоматическая трассировка одиночных проводников и дифференциальных пар,
• выпуск конструкторской и производственной документации.

Высокопроизводительный топологический редактор печатных плат, не имеющий аналогов. Широкий набор автоматических и ручных процедур обеспечивает разработку плат повышенной сложности.

TopoR (Topological Router) — высокопроизводительный топологический трассировщик печатных плат, не имеющий аналогов.

В Delta Design 3.0 TopoR полностью интегрирован в редактор печатных плат и является одним из двух режимов трассировки.

Эффективность трассировки TopoR достигается за счет сочетания следующих уникальных характеристик:

• Высокая скорость трассировки сокращает время проектирования электронных устройств в десятки раз.
• Широкий набор инструментов обеспечивает разработку плат с повышенной надежностью и позволяет улучшить производственные и эксплуатационные показатели.
• Гладкие без изломов проводники позволяют более эффективно использовать свободное пространство печатной платы.
• Отсутствие преимущественных направлений трассировки в слоях существенно снижает протяженность параллельных трасс и уменьшается уровень перекрестных электромагнитных помех.
• Уникальные алгоритмы помогают найти нетрадиционные решения и упростить выполнение сложных задач.

Использование топологической трассировки TopoR обеспечивает значительное сокращение сроков проектирования печатных плат, повышение их технологичности, надежности и качества при одновременном снижении затрат на производство.

По сравнению с другими системами автотрассировщик TopoR позволяет существенно сократить суммарную длину проводников и уменьшить число межслойных переходов. Это означает, что на плате становится существенно свободнее, и можно либо увеличить зазоры между проводниками и размеры контактных площадок, либо, не изменяя проектных норм, уменьшить размер платы или количество слоев.

Использование топологической трассировки TopoR обеспечивает во многих случаях существенное уменьшение стоимости изготовления печатной платы, так как позволяет сконструировать печатную плату с меньшим числом межслойных переходов, в ряде случаев сократить число слоев, а также отказаться от использования дорогостоящих слепых и скрытых переходов.

TopoR отличается тем, что не имеет преимущественных направлений трассировки, кратных 45°. Автотрассировка под произвольными углами обеспечивает более экономичное использование коммутационного пространства. За счет этого уровень электромагнитных перекрестных помех снижается в несколько раз по сравнению с разводкой другими САПР.

TopoR — единственный автотрассировщик, который успешно разводит однослойные платы.

Модуль предназначен для расширения функционала системы автоматизированного проектирования Delta Design в части подготовки конструкторской документации.

Подготовка и выпуск конструкторской документации в соответствии с требованиями ГОСТ и ЕСКД выполняется в специализированном модуле.

Модуль предназначен для автоматизированного построения следующих конструкторских документов на базе существующей электронной модели изделия в соответствии с российскими стандартами:

1. Схема электрическая принципиальная (Э3),
2. Чертёж печатной платы,
3. Ведомость покупных изделий,
4. Перечень элементов (ПЭ3),
5. Сборочный чертёж (СБ).

В модуле подготовлены шаблоны документов для форматов А0, А1, А2, А3, А4 с альбомной и книжной ориентацией и штампами форма 1 и форма 2а. Поддерживается автоматическое заполнение атрибутов в штампах на документах. Для создания схемы электрической принципиальной подготовлены базовые условные графические обозначения (УГО) для всех семейств электронных компонентов.

Система Delta Design хранит свои данные в специализированной под САПР электроники СУБД собственной разработки. Это позволяет организовать и поддерживать целостность проектов плат.

Ведение данных о проекте платы должно быть целостным. При этом проект включает в себя множество разнородных данных, начиная с локальной библиотеки компонентов и заканчивая производственными файлами.

Любые попытки хранить все данные в виде набора файлов обрекают пользователя на проблемы поддержки и регулярного обновления этих самых файлов. Также хранение в файлах увеличивает количество потерь данных и ошибок в них при частичной записи информации в несколько разных файлов. Большинство современных систем стремятся перейти к хранению данных в рамках СУБД.

Исходя из всего вышеперечисленного Delta Design хранит свои данные также в СУБД. При этом мы используем СУБД IPR собственной разработки.

Почему своя система хранения данных:

• SQL-подобные СУБД предназначены для хранения и работы с большими массивами однотипной информации, а структура данных проекта платы представляет из себя сложный граф.
• При всем обилии объектных СУБД на рынке на момент старта разработки системы отсутствовали решения, которые были бы устойчивы и которым можно было доверять. Поэтому было принято решение использовать "прозрачную" и понятную нам собственную разработку. СУБД IPR уже используется в промышленных решениях, поэтому ее надежность не вызывает сомнения.
• Использование СУБД собственной разработки позволяет уменьшить цену конечного продукта для пользователя, которому не требуется приобретать, развертывать и поддерживать СУБД третьего производителя.

В САПР электроники Delta Design просмотр и редактирование производственных файлов (Gerber RS 274X + Excellon) осуществляется с помощью специализированного редактора DeltaCAM.

Редактор позволяет решать следующие задачи:

1. импортировать\ экспортировать производственные данные в форматах Gerber RS 274X, Excellon, IPC-D-356A(нетлист);
2. просматривать производственные данные;
3. осуществлять быстрый переход к объектам в проекте редактора печатных плат;
4. производить расчёт нетлиста (списка цепей) по геометрии проводящего рисунка;
5. осуществлять анализ загруженных данных с целью выявления возможных "закороток" и "разрывов";
6. геометрически сравнивать слои с заданной точностью;
7. измерять расстояние между объектами;
8. редактировать загруженные данные*;
9. создавать и добавлять новые апертуры*;
10. размещать несколько однотипных\разнотипных заготовок на одной панели*;
11. осуществлять DRC-проверки с возможностью фильтрации проверяемых объектов по Dcode*.

Импорт\Экспорт

Вне зависимости от того в какой изначально системе проектирования печатных плат были созданы производственные файлы, они могут быть импортированы в редактор DeltaCAM.

Если разработка устройство ведется средствами Delta Design, то загрузка данных из редактора печатных плат и запуск редактора DeltaCAM может происходить автоматически. При этом тип (сигнальный, шелкография, маска, паста, документационный, контур платы ) и очередность слоёв будет такой же как в оригинальном проекте печатной платы.

Просмотр и навигация

В редакторе DeltaCAM реализованы отдельные закладки "Слои", "Апертуры", "Анализ", которые позволяют настраивать видимость нужных слоёв, а также осуществлять подсветку и навигацию к выбранным объектам

Пользователь также может настраивать фильтр видимости треков, контактных площадок (КП), полигонов. Кроме этого в системе доступны два режимы отображения объектов на слоях: "сплошная заливка" или только "контур объекта".

Синхронизация с редактором печатных плат DeltaCAM ↔ RigthPCB

Проектирование радиоэлектронного изделия средствами САПР Delta Design даёт дополнительную возможность по синхронизации проекта редактора ПП RightPCB и данных, загруженных в редактор DeltaCAM. Результатом этого является возможность быстрого перехода из редактора DeltaCAM в редактор плат с точной навигацией к выбранному объекту.

Анализ данных

Условно, анализ данных, загруженных в DeltaCAM можно разделить на три этапа:

• этап №1: Расчёт нетлиста (списка цепей) по геометрии загруженного стека слоёв;
• этап №2: Экстракция нетлиста из файла IPC-D-356A;
• этап №3: Сравнение рассчитанного и загруженного нетлистов и отображение несовпадений в рабочем окне редактора.

Результатом выполнения анализа является таблица сопоставления двух нетлистов.

В данной таблице отображается состояние сопоставления для каждой отдельно цепи. Для того чтобы перейти к ошибке в проекте, достаточно выбрать строку с состоянием отличным от "ОК".

В случае нахождения неподключенных контактных площадок или закороченных или разорванных цепей, возможна быстрая навигация к "проблемному" месту на печатной плате.

Геометрическое сравнение слоёв

Этап разработки устройства, на котором инженер-конструктор печатных плат передает данные своего проекта на производство не всегда является окончательным.

Вполне возможны ситуации, когда для того чтобы производитель запустил в производство изготовление той или иной печатной платы, необходимы ее технологические доработки.

Например, вскрытие шелкографии, исправление кислотных ловушек, нанесение дополнительного медного полигона для равномерного травления меди и пр.

Всё это приводит к тому, что возникают дополнительные итерация по внесению | согласованию изменений на соответствующих слоях проекта.

Для лучшего понимания и осуществления контроля за возможными технологическим правками удобно использовать функционал геометрического послойного сравнения двух слоев.