Проектирование электроники предполагает использование множества особых терминов. Значения некоторых слов имеют весьма отдалённое сходство с их назначением в повседневной жизни. Здесь вы найдёте разъяснение некоторых терминов, характерных как для gEDA Suite, так и для широкого спектра САПР электроники. К сожалению, универсальной схемы именования понятий, относящихся к области проектирования электроники, нет. Поэтому здесь приводятся и названия, применяемые в других подобных средствах проектирования.

Внизу страницы вы найдёте словарь с переводами некоторых английских терминов, относящихся к электронике и САПР.

Функция автоматической трассировки печатных плат в pcb.

Код функции находится в файле autorouter.c в исходных текстах pcb. Функцию можно вызвать из меню или из окна командной строки. Необходимым условием является наличие линий связи. Автотрассировщик может работать как со всеми, так и только с выделенными линиями связи.

Компонент в цилиндрическом корпусе с выводами с торцов корпуса, симметричный относительно своей оси.

Примерами аксиальных компонентов являются резисторы, диоды, конденсаторы.

Внешний слой печатной платы в pcb, на который помещаются компоненты, текст и другие объекты.

По умолчанию активной является сторона слоя компонентов (component), в то время как сторона слоя пайки (solder) является обратной. В процессе работы роли сторон можно изменить нажатием [Tab]. Использование различных комбинаций модификаторов ([Shift], [Ctrl]) меняет способ разворота платы. Более подробную информацию об этом можно найти в Руководстве по pcb и Советах по pcb.

Определение изменения выходных параметров и характеристик радиоэлектронной схемы в зависимости от изменения её входных и внутренних параметров.

Виртуальная форма в виде выреза в областях металлизации (инверсия контактной площадки), определяющая размер зазора между контактными площадками перехода и областями металлизации в стеке слоёв.

Диаметр и форма отверстия диафрагмы фотоплоттера, используемого для засветки фотошаблона при формировании рисунка слоя.

Каждый фотоплоттер имеет свой набор апертур определённых форм, каждой из которых присвоен уникальный номер. Ширина линий, форма и размеры контактных площадок и переходов в проекте должны выбираться с учётом апертур фотоплоттера, на котором будет выполняться фотошаблон. Список апертур используется в определении форм и размеров в записях Gerber-файлов в формате RS274X.

Именованная переменная, используемая в принципиальной схеме или символе для задания их свойств и свойств объектов в них.

Атрибут может быть прикреплённым к объекту или символу или свободным (неприкреплённым). Некоторые атрибуты могут определяться в символе и выноситься в схему при его использовании. Таким образом для такого рода атрибутов определяется значение по умолчанию и появляется возможность изменить его в процессе схемотехнического проектирования.

Описание атрибутов, используемых в gEDA/gaf, приведено в Перечне основных атрибутов gEDA/gaf.

Вид анализа схемы, при котором производится расчёт переходных и установившихся временных процессов на длительных интервалах времени при воздействии сигналов определённой формы.

Элемент конструкции корпуса прибора, используемый для монтажа компонента на печатную плату и образования электрической связи его внутренних электрических цепей с внешними.

В pcb под выводами (pin) обычно имеются в виду сквозные отверстия в печатной плате на изображениях посадочных мест компонентов, используемые для монтажа выводов компонентов, монтируемых в отверстия. В ряде случаев употребляется собственно термин сквозное отверстие (through-hole, ам. thru-hole). Чаще всего для выводов используются металлизированные отверстия.

Для названия собственно физического вывода компонента в англоязычной литературе используется также термин lead.

Гальваническое покрытие металлом объектов в среде электролита под действием постоянного тока, в частности сквозных отверстий для переходов и выводов.

Программа создания списков соединений для принципиальных схем.

В gEDA в качестве генератора списка соединений используется программа gnetlist, имеющая набор подключаемых драйверов для создания множества различных форматов списков соединений. Генератор списка соединений, используемый для создания перечней элементов, иногда называют генератором перечня элементов.

Переход, имеющий выход только на одну из сторон печатной платы.

В pcb и gschem действие (action) — это внутренняя команда.

В графическом интерфейсе программ действия могут вызываться либо из меню, либо при нажатии соответствующего сочетания клавиш. Последовательность действий можно записать в файл и вызывать их при запуске приложения. Кроме того, в pcb нажатие [:] вызывает окно командной строки, в котором можно непосредственно набрать команду действия. Описание возможных действий и соответствующих им привязок клавиш для pcb приведено в Руководстве по pcb, а для gschem — в Руководстве пользователя gEDA gschem.

Печатный проводник, обеспечивающий электрическое соединение между выводами компонентов печатной платы.

Изоляционный промежуток между элементами печатного рисунка (линиями, дугами, контактными площадками) или этими элементами и окружающими их областями металлизации.

Величина минимально допустимого зазора нормируется стандартами и производителями печатных плат.

Участок проводящего слоя печатной платы, не связанный ни с одним из элементов списка соединений.

По определению это может быть любой объект проводящего слоя pcb. Однако обычно термин относится к изолированным частям полигонов, разделённых дорожками.

Интегральная (микро)схема (ИС, ИМС), чип, микрочип — микроэлектронное устройство — электронная схема произвольной сложности, изготовленная на полупроводниковом кристалле (или плёнке) и помещённая в неразборный корпус.

Неделимая составная часть электрической или радиоэлектронной схемы, имеющая самостоятельное функциональное назначение, как например микросхема, транзистор, резистор, конденсатор, разъем и т. д.

По способу монтажа различают компоненты для монтажа в отверстия и компоненты для поверхностного монтажа.

Компоненты для поверхностного монтажа называют также планарными компонентами, чип-компонентами, SMC-, SMD- и SMT-компонентами. Компоненты для монтажа в отверстия, называют также выводными или навесными компонентами и компонентами со штыревыми выводами.

При описании формата файлов символов и схем, с которым работает программа gschem, компонентами называют экземпляры помещённых в схему символов, то есть объект компонент определяет название и местоположение символа в схеме.

Процесс размещения посадочных мест компонентов на печатной плате.

Целью компоновки является нахождение оптимального размещения компонентов. Задача размещения сводится к перебору различных вариантов размещения и выбору варианта, максимально удовлетворяющего критериям оптимальности и дополнительным требованиям, предъявляемым к проектируемой плате. В результате компоновки определяется положение контактных площадок посадочных мест компонентов для выполнения трассировки.

Основные требования к компоновке:

• обеспечить минимальную длину соединений;
• обеспечить оптимальную плотность расположения компонентов;
• исключить заметные паразитные электрические взаимосвязи, влияющие на технические характеристики изделия.

Размещение посадочных мест компонентов в pcb может производиться вручную или автоматически — функцией авторазмещения. Функция авторазмещения пытается разместить компоненты так, чтобы минимизировать суммарную длину линий связи.

Часть проводящего рисунка печатной платы, используемая для электрического подсоединения (пайки) выводов компонентов.

В контексте pcb термин контактная площадка (pad), как правило, используется для компонентов для поверхностного монтажа. Обычно для них используются квадратные или прямоугольные контактные площадки, но есть возможность сделать и скруглённые. Контактные площадки с отверстиями в изображениях посадочных мест обычно называют просто выводами (pin), поскольку они служат для установки выводов компонентов, монтируемых в отверстия. При этом для всех выводов, за исключением первого, обычно используются круглые площадки. Для первого вывода, как правило, используется квадратная форма контактной площадки, служащая для ориентации компонента на плате.

Вывод прибора, предназначенный для тестирования его работы в процессе производства, настройки или ремонта.

В ряде случаев в спецификациях выводы для тестирования или демпфирования отмечаются производителями просто как неподключаемые (no-connect, nc). Поскольку в рабочем режиме на указанных таким образом выводах может быть какой-то потенциал, подключать к чему-либо в схеме их не рекомендуется.

Контактная площадка, предназначенная тестирования печатных плат в процессе производства, настройки или ремонта.

Прямые линии, отрисовываемые в рабочей области pcb, указывающие на основе списка соединений, какие контактные площадки должны быть электрически связаны и ещё не соединены дорожками.

В отличие от собственно дорожек, линии связи — прямые. Если соединение включает несколько контактных площадок, pcb пытается начертить линии связи наименьшей длины.

В оригинальном английском варианте документации линии связи называются rats nest (все линии связи) или rats (отдельные линии), что дословно переводится соответственно как “крысиное гнездо” и “крысы”.

Порядок этапов разработки проекта от исходной концепции до достижения конечного результата, удовлетворяющего поставленной цели, который может включать схемотехническое проектирование, добавление атрибутов, создание списков соединений, моделирование и проектирование топологической схемы.

Количество и последовательность этапов определяется поставленной целью. Целью разработки может быть, например, моделирование процессов в электрической схеме, разработка топологии печатной платы, подготовка бумажной документации и т. д. Для разных этапов проектирования в gEDA Suite используются несколько совершенно разных программ, как правило последовательно друг за другом, и выходные данные (файлы) одних программ gEDA являются входными для других. Процесс разработки, как правило, цикличен и включает постоянный пересмотр и переработку данных до достижения требуемого результата. Маршрут проектирования в gEDA иллюстрируется здесь и здесь.

Печатная плата, содержащая три или более проводящих слоя.

Компонент, содержащий в одном физическом корпусе несколько секций, то есть идентичных схем (логических элементов, операционных усилителей и т. д.), имеющих общее питание.

Некоторые компоненты содержат несколько одинаковых устройств внутри одного корпуса. Входы/выходы для каждой секции соответствуют разным наборам выводов корпуса. Классическим примером является элемент 4-И-НЕ TTL 7400 (отечественный аналог — микросхемы ЛА3 серии К155 и других ТТЛ-серий). gschem (как и другие пакеты для схемотехнического проектирования) обрабатывает компоненты такого типа, позволяя начертить четыре отдельных символа И-НЕ, а затем выбрать, к какой секции должен относиться каждый из них, прикреплением к этому символу атрибута slot. Например, для 4-И-НЕ компонента 7400, для первого экземпляра символа можно выбрать slot=1, для второго — slot=2, и т. д. Обратите внимание, что в gschem питающие соединения для многосекционного компонента нужно подключить только один раз. (Другие программы ввода принципиальных схем, как, например, Orcad, требуют подключать общие цепи, — например, питающие, — к каждому экземпляру символа многосекционного компонента.)

Описание характеристик компонента или устройства, отражающее с требуемой степенью точности его состояние или поведение.

Электрическая модель схемы определяется системой уравнений, связывающих напряжения и токи в электрической схеме. Эта система уравнений составляется на основе моделей компонентов схемы и уравнений электрического равновесия, определяемых законами Кирхгофа.

Модели компонентов для схемотехнического моделирования содержатся в библиотеках моделей программ моделирования и ставятся в соответствие символам при разработке принципиальных схем в gschem. Модели компонентов могут предлагаться также в виде файлов на веб-страницах поставщиков компонентов.

Вид монтажа компонентов, при котором их выводы вставляются в металлизированные отверстия печатной платы и припаиваются к ним.

В обиходе называется также выводным, DIP-, штыревым, штырьковым или навесным монтажом. На самом деле термин “навесной монтаж” применяется в этом случае некорректно, так как это другой метод, который применялся ещё до появления печатных плат, и подразумевал непосредственное соединение выводов компонентов, смонтированных на диэлектрическом основании, между собой.

В настоящее время технология монтажа отступает на второй план ввиду наличия более прогрессивной технологии поверхностного монтажа, но в ряде случаев имеет преимущества. В основном монтаж в отверстия применяется для монтажа компонентов в DIP-корпусах, электролитических конденсаторов, силовых компонентов, реле, разъемов, переменных резисторов, панелей для интегральных схем и т. д.

Программный механизм, реализованный в gschem, позволяющий для представления сложного многосекционного компонента в принципиальной схеме использовать несколько компонентов, являющихся экземплярами одного и тот же символа, каждый из которых может представлять любую из его логических секций. Помимо облегчения вычерчивания символов, этот механизм может также использоваться для перестановки секций многосекционных компонентов.

Слой печатной платы, изображение которого при экспорте в Gerber-файлы выводится негативно.

В отличие от обычного (позитивного) слоя добавление примитива на негативный слой приводит к получению его инверсного изображения, то есть к созданию вырезов в области металлизации. В pcb негативное изображение используется для слоёв питания и земли. Слой выводится как негативный, если на слое имеется только один полигон и отсутствуют линии, дуги, текст и контактные площадки, за исключением контактных площадок переходов и выводов со сквозными отверстиями. В этом случае полигон считается занимающим всё пространство и выводятся только термобарьеры и зазоры выводов и переходов. Причиной использования таких слоёв является то, что некоторые производители плат не могут обрабатывать сложные слои земли или требуют за них дополнительную плату.

Внешний слой печатной платы в pcb на стороне, противоположной активной.

Процесс поиска экстремума целевой функции радиоэлектронной схемы путём целенаправленного изменения её внутренних параметров или структуры.

При разработке ASIC оптимизация включает набор шагов, независящий от целевой технологии. Например:

• исключение бесполезных цепей;
• комбинаторная редукция (упрощение схемы);
• преобразование констант.

Отверстия в печатной плате служат для монтажа компонентов (монтажные отверстия), крепежа самой платы (крепёжные отверстия) или электрической связи между слоями платы (переходы).

Для монтажа и переходов, как правило, используются металлизированные отверстия, которые становятся проводящими либо в результате гальванической металлизации, либо при вставке арматуры (трубки или заклёпки). Отверстия для крепежа чаще всего неметаллизированные.

Термостойкое электроизоляционное покрытие из полимерного материала (резиста), обычно зелёного цвета, наносимое избирательно для защиты отдельных участков печатного рисунка печатной платы в процессе пайки от попадания флюсов, припоев и т. д., а также от перегрева, и предотвращающее перемыкание проводников припоем, то есть возможные короткие замыкания.

Одновременно паяльная маска служит трафаретом для нанесения припоя на открытые участки — контактные площадки. В процессе эксплуатации паяльная маска служит постоянным защитным покрытием для металлических дорожек печатной платы и поэтому называется также защитной маской или паяльной защитной маской.

Паяльная маска создана в первую очередь для облегчения пайки волной, используемой в массовом производстве.

В pcb для определения рисунка топологии паяльной маски служит слой паяльной маски (solder mask). Обычно он отключен, но его можно включить соответствующей кнопкой в наборе кнопок слоёв. Области слоя маски, залитые цветом, показывают наличие резиста, просветы в заливке — его отсутствие.

Смесь порошкообразного припоя с органическими наполнителями, включающими флюс, применяемая при поверхностном монтаже. (Иногда называется припойной пастой.)

Служит для обеспечения процесса пайки припоем, подготовки поверхностей и фиксирования компонентов до пайки за счет клеящих свойств.

Для предотвращения покрытия проводников паяльной пастой в pcb служит флаг nopaste.

Операция, производимая при смене типа корпуса компонента на имеющий другой порядок выводов или для выбора оптимального для трассировки расположения выводов при перестановке секций многосекционного компонента.

Операция, целью которой является выбор оптимального для трассировки расположения секций и, соответственно, выводов многосекционных компонентов.

Металлизированное отверстие, предназначенное для электрического соединения проводников в разных слоях печатной платы.

Обычно размер переходов стараются делать как можно меньше, чтобы сохранить ценное недвижимое имущество на плате. Переход выполняется так же, как и сквозное отверстие для вывода, но так как никакие выводы туда не вставляются, нормально, что отверстие может быть полностью заполнено металлом или полностью закрыто паяльной маской (тентировано).

Переходы могут быть обычными, то есть проходить через все слои, а также глухими или скрытыми.

Переход состоит из:

1. цилиндра — проводящей трубки, заполняющей отверстие;
2. контактных площадок, соединяющих обе стороны цилиндра с выводом компонента, дорожкой или областью металлизации;
3. антиплощадки — изоляционного промежутка между цилиндром и слоем металла.

Перечень компонентов печатной платы с указанием их позиционного обозначения, наименования, величины, точности, описания и других технических данных, необходимых для изготовления печатной платы.

В gEDA перечни элементов создаются генератором списка соединений gnetlist. Подробнее об этом можно узнать здесь.

Техническое изделие в виде пластины из изолирующего материала (основания), на поверхности которого нанесены один или более проводящих рисунков (слоёв), предназначенное для присоединения электронных и электротехнических компонентов.

Печатная плата может быть односторонней, двусторонней или многослойной. В качестве изолирующего материала чаще всего применяется стеклотекстолит FR-4. Основание печатных плат обычно твёрдое, но существуют также гибкие печатные платы и гибкие печатные кабели, выполненные на гибком основании. Гибкий печатный кабель предназначен только для соединения других печатных плат. Каждый проводящий рисунок (слой) состоит из печатных проводников, контактных площадок, экранов, металлизированных отверстий, теплоотводящих и других печатных компонентов.

В англоязычной литературе для печатных плат, как правило, используется сокращение PCB (“Printed Circuit Board”). Иногда их называют также PWB (“Printed Wiring Board”), однако такое название может выйти из употребления.

В gEDA Suite для разработки топологии печатных плат используется программа pcb.

Технология монтажа компонентов на печатную плату, в которой выводы припаиваются к контактным площадкам на стороне монтажа компонентов без использования сквозных отверстий.

Технологию поверхностного монтажа печатных плат также называют ТМП (технологией монтажа на поверхность), SMT и SMD-технологией. Основное её отличие от технологии монтажа в отверстия состоит в том, что компоненты монтируются на поверхности печатной платы, что уменьшает количество операций и увеличивает скорость и качество производства плат.

Часть электрической или радиоэлектронной схемы, состоящая из целого числа компонентов.

Подсхема для моделирования представляет собой файл списка соединений SPICE .subckt (.ckt), содержащий эквивалентную схему устройства или интегральной схемы в виде набора более простых моделей.

Подсхема для схемотехнического проектирования представляет собой часть принципиальной схемы, выделенную в отдельный файл и представляемую в gschem отдельным символом.

Уникальное обозначение (или название) компонента.

Программы gEDA полагаются на позиционные обозначения в отношении внутренней организации компонентов. Поэтому для успешного создания печатной платы позиционное обозначение должно быть присвоено каждому компоненту. Обычно позиционное обозначение состоит из нескольких букв и цифр в верхнем регистре. Например: R1, R2, U115, CONN3. (В Protel называется: “Designator” — обозначение.)

См. также Reference designator в википедии.

Графический объект в pcb, представляющий собой область металлизации печатной платы в виде многоугольника и задаваемый набором координат его вершин.

Полигоны используются для создания слоёв питания и земли, экранов и других конструкторских целей. В последних версиях pcb полигоны могут содержать вырезы. При проведении через полигоны дорожек, зазоры между ними и полигонами создаются автоматически.

Вывод в определении компонента в списке соединений, используемый для подключения внешних соединений и имеющий уникальное название и характеристику (например, “пассивный”, “вход”, “выход”, “двунаправленный” и т. д.).

По аналогии с языками описания аппаратуры, в которых применяется этот термин, он иногда используется и при схемотехническом проектировании, где под портом имеется в виду специальный объект (символ), служащий для объединения сегментов одной цепи на разных схемах.

Шаблон, состоящий из рисунка проводников и шелкографии, определяющий вид и местоположение компонента на печатной плате.

Посадочные места помещаются пользователем на печатную плату на этапе компоновки при проектировании топологии (например, с помощью программы с открытым исходным кодом pcb). В gEDA для обозначения посадочного места, как правило, используется термин footprint. В других программах также применяются термины decal — “прототип” (PADS), land-pattern — “посадочное место”, “отпечаток”, “оттиск”, или pattern — “шаблон”, “трафарет”.

Металлический ободок контактной площадки или перехода вокруг отверстия печатной платы.

Гарантийный поясок контактной площадки — минимально допустимая ширина контактной площадки вокруг отверстия — определяется производителем печатных плат. Общее требование — устанавливать диаметр контактной площадки на 16 милов больше отверстия.

Схема, определяющая полный состав элементов устройства в условных обозначениях и связей между ними и, как правило, дающая детальное представление о принципах его работы.

На принципиальной схеме изображают все электрические элементы, необходимые для осуществления и контроля заданных электрических процессов в устройстве, все электрические связи между ними, а также электрические элементы (соединители, зажимы и т. п.), которыми заканчиваются входные и выходные цепи.

В САПР электроники ввод принципиальных схем осуществляется в специализированной чертёжной программе — редакторе схем. В gEDA для этого служит программа gschem.

Проверка принципиальной или топологической схемы на наличие ошибок и нарушений проектных норм.

Принципиальные схемы проверяются программой gnetlist с помощью драйвера drc2. Схемы проверяются на предмет самых общих ошибок, таких как одинаковые обозначения, неподключенные выводы, неиспользуемые секции многосекционных компонентов и пр. Подробнее об этом можно узнать в FAQ по gnetlist.

Топология платы проверяется с помощью функции pcb, вызываемой на последнем этапе проектирования топологии платы, и обеспечивающей соблюдение проектных норм для обеспечения требований производства. В pcb для проверки соответствия проектным нормам служит действие DRC(). Существует также режим автоматического соблюдения проектных норм в процессе трассировки. Подробнее об этой функции и контролируемых параметрах можно узнать в Руководстве по pcb.

Дорожка или область металлизации печатной платы, служащая для электрического соединения выводов компонентов.

Программа для выполнения информационного (логического, функционального) или схемотехнического моделирования.

О программах схемотехнического моделирования, доступных в gEDA, можно узнать здесь.

Заключительный этап в общем процессе проектирования печатной платы, целью которого является формирование рисунков её проводящих и непроводящих слоёв.

Это наиболее сложный и трудоёмкий процесс, в течение которого решаются следующие взаимосвязанные задачи:

• размещение компонентов в системе координат платы с учётом схемотехнических, технологических и конструктивных ограничений (компоновка);
• проведение межэлементных соединений (трассировка);
• формирование данных для производства (Gerber-файлов).

Компоновка и трассировка являются наиболее трудоёмкими и времязатратными и неразрывно взаимосвязанными процессами, так как в процессе трассировки часто изменяется и компоновка платы. Общими критериями их оптимальности являются:

• минимальная суммарная длина внутрисхемных соединений
• минимальное число пересечений внутрисхемных соединений
• простая конфигурация внутрисхемных соединений
• минимальные искажения сигналов;
• наилучшие условия отвода теплоты.

Исходными данными для разработки топологии являются:

• размер платы, расположение крепёжных отверстий;
• схема соединений компонентов (преобразованная электрическая схема — список соединений)
• геометрические размеры компонентов (посадочные места)
• конструктивные, технологические и электрические (схемотехнические) данные, требования и ограничения (проектные нормы)

Параметры, определяющие технологические данные, требования и ограничения для разработки топологии печатных плат, определяемые стандартами и производителями плат.

Основными ограничениями являются:

• минимально допустимая ширина печатных проводников;
• минимально допустимые размеры контактных площадок;
• минимальные расстояния между контактными площадками и (или) проводниками;
• минимальные расстояния между краями платы и отверстиями;
• минимальные расстояния между краями платы и печатными проводниками;
• минимальное перекрытие проводящего слоя резистивным (защитным).

Другие данные, которые могут быть важны для производства или эксплуатации плат или требоваться производителем, включают порядок расположения слоёв, габаритные размеры печатной платы, допуск на расположение отверстий, сопротивление соединений и изоляции, цвет и материал защитной маски и т. д.

В pcb соблюдение данных требований и ограничений обеспечивается специальной функцией проверки соответствия проектным нормам.

Вырез в паяльной маске, необходимый для нанесения припоя на контактные площадки.

Компонент в круглом корпусе с выводами снизу, располагаемый при монтаже вертикально над поверхностью платы. Типичный пример — электролитический конденсатор.

Вид анализа схемы, при котором производится расчёт её статического режима по постоянному току.

Режим pcb, в котором при ручной трассировке учитываются заданные нормами ограничения и программа позволяет или не позволяет проведение трасс в определённых местах, а также соблюдаются заданные минимальные зазоры.

Система автоматизированного проектирования — комплекс программных средств автоматизации для разработки каких-либо изделий.

В англоязычной литературе для всех видов САПР используется аббревиатура CAD (Computer Aided Dispatch/Drafting/Design).

САПР, предназначенная для проектирования электронных устройств.

В англоязычной литературе, в отличие от прочих САПР, имеет аббревиатуру EDA (Electronic Design Automation) — автоматизация проектирования электронных схем.

Задачи САПР электроники:

• анализ, оптимизация и синтез принципиальных схем;
• выбор компонентов, расчёт и корректировка их параметров;
• разработка топологии платы;
• визуализация результатов работы.

При производстве печатных плат, например, результатом является набор Gerber-файлов с описанием топологии печатной платы.

Многие САПР электроники выполнены в виде интегрированных приложений (программных пакетов) с централизованным управлением, имеющих общий графический интерфейс и набор библиотек. Другая разновидность САПР, к которой относится gEDA, — системы, построенные по иерархическому принципу, то есть в виде набора специализированных программ для решения конкретных задач. При решении разных задач такой подход обладает большей гибкостью и универсальностью.

Одна из независимых функциональных частей многосекционного компонента, представляющая собой один из нескольких автономно функционирующих, но имеющих общее питание эквивалентных элементов в одном корпусе устройства, который при определенных условиях может быть заменён другим для оптимизации трассировки печатной платы.

Представление конкретного компонента в принципиальной схеме.

Символ — дословный перевод термина symbol. В gEDA данный термин соответствует принятому в отечественной технической литературе понятию “условное графическое обозначение” (УГО), но трактуется более широко, поскольку помимо графического представления, созданного из набора объектов, таких как линии, дуги, прямоугольники, текст и т. д., символ содержит дополнительную информацию в атрибутах. Классическими примерами являются символ резистора в виде прямоугольника 10×4 мм (в США в виде зигзагообразных линий) или устаревшее обозначение операционного усилителя в виде треугольника. В программе-редакторе схем (например, gschem) при создании принципиальной схемы символы размещаются на чертеже, а затем между ними вычерчиваются соединения.

Определение конфигурации принципиальной схемы и параметров элементов радиоэлектронной схемы.

Переход между двумя или более внутренними слоями печатной платы без выхода на внешние стороны, то есть невидимый ни с одной из сторон платы.

Совокупность объектов, формирующих рисунок печатной платы, имеющих общее функциональное назначение, расположенных в одной плоскости и отображаемых в pcb одинаковым цветом.

Физические проводящие и непроводящие слои печатной платы, как правило, формируются из группы слоёв pcb (например, из слоя контактных площадок и одного или нескольких слоёв печатных проводников). Послойные топологические чертежи являются исходным документом для изготовления фотошаблонов и масок при производстве печатных плат.

Видимые слои в pcb являются активными, скрытые — неактивными. Активность слоя переключается кнопками в наборе кнопок слоёв. Автотрассировщик работает только с активными слоями. При ручной трассировке дорожки проводятся на текущем слое, то есть слое, выбранном переключателем, находящимся слева от набора кнопок слоёв.

Относительно большая область металлизации печатной платы, используемая как электрическая земля или экран, как правило выполняемая в отдельном слое.

Слой земли обеспечивает общий опорный нулевой потенциал (потенциал земли) для всех компонентов платы, экранирование (уменьшение помех), позволяет отводить тепло и уменьшает паразитную индуктивность (однако, увеличивает паразитную ёмкость).

Преимущества использования слоя земли
Наличие слоя земли облегчает проектирование схем, позволяя проектировщику подключать компоненты к земле без необходимости разводки множества дорожек. Если к какому-либо компоненту нужно подключить землю, подключение производится через переход непосредственно с земляного слоя в нужный слой.

В идеале, отдельный слой печатной платы должен быть слоем земли. Обычно он размещается рядом с слоем питания, вместе с которым образует две большие обкладки конденсатора, служащего дополнительным фильтром для источника питания.

В некоторых случаях слой земли разделяется на участки, которые соединяются тонкой дорожкой. Это позволяет разделить аналоговую и цифровую части платы или входы и выходы усилителей. Тонкая дорожка имеет достаточно низкий импеданс, чтобы потенциал обеих частей был почти одинаков, но в то же время предотвращает влияние токов земли одной части на другую. Так как слой земли обычно имеет большую площадь и поперечное сечение, его сопротивление сохраняется минимальным. На низких частотах, ток протекает по пути наименьшего сопротивления, но на высоких частотах ток течёт по пути наименьшего импеданса.

Предосторожности при использовании слоя земли
Наилучшие результаты получаются, если целостность всего слоя земли не нарушена. Не рекомендуется удалять часть слоя земли, чтобы проводить по нему сигналы. Слой земли уменьшает индуктивность дорожек, устраняя магнитное поле между проводником и слоем земли. Если участок слоя земли под дорожкой удален, под ней появляются нежелательные паразитные индуктивности.

Слой внешней стороны платы, где располагаются обычные компоненты, то есть компоненты, монтируемые в отверстиях, обычно это верхняя сторона платы. (Protel: “Top Layer” – “верхний слой”.)

Слой внешней стороны платы, с которой припаиваются выводы обычных компонентов, то есть компонентов, монтируемых в отверстиях. (Protel: “Bottom Layer” — “нижний слой”.)

Слой питания в печатных платах является дополнением слоя земли и ведёт себя как земля для сигналов переменного тока, в то же время обеспечивая питанием постоянного тока компоненты платы.

Там, где это возможно, желательно для каждого слоя земли иметь слой питания (вместе они представляют собой пару питающих слоёв), так как это уменьшает импеданс источника питания для компонентов платы.

Слой маркировки краской, определяющий вид и расположение текстовых и графических объектов, наносимых на печатную плату методом шелкографии.

Обычно данный слой содержит название платы, контуры компонентов и их номиналы или позиционные обозначения.

Электрическая связь между двумя или более точками в принципиальной схеме для обеспечения в них одинакового потенциала.

В gschem в принципиальной схеме соединение (net) представляется в виде линий, состоящих из прямых участков (сегментов), соединяющих выводы символов. В некоторых других программах редактирования схем соединения называются проводниками (wire).

Термин соединение часто используется более широко, например для обозначения электрической связи в реальной схеме (через провод или дорожку печатной платы).

В списке соединений каждое соединение представляется отдельным элементом (узлом). Каждое соединение имеет уникальное имя и в нём описывается набор выводов компонентов схемы, которые должны быть электрически связаны. При проектировании топологии печатной платы в pcb элемент списка соединений определяет, таким образом, проведение линий связи и, соответственно, дорожек платы между выводами этого набора.

Розеточная часть электрического соединителя, в контактные гнёзда которой вставляются концевые контакты печатной платы или жилы плоского кабеля, образуя разъёмное контактное соединение. В контексте pcb этим термином может называться и ответная часть, то есть собственно разъём в виде концевых печатных контактов (называемый также “ножевым разъёмом” печатной платы).

Текстовый файл, содержащий информацию о соединениях схемы, а именно обозначения экземпляров компонентов, соединения и иногда некоторые атрибуты.

Языки описания аппаратуры тоже можно рассматривать как списки соединений, хотя они предоставляют более детальное описание схем.

В большинстве случаев списки соединений или содержат, или ссылаются на описание используемых компонентов или устройств. Каждый экземпляр компонента в списке соединений имеет “оригинал” или “определение” компонента. В этих определениях обычно описываются порты и некоторые из основных свойств компонента. Каждый экземпляр компонента должен иметь уникальное название. В остальном они могут быть идентичными. Соединениям в проекте могут быть присвоены атрибуты в зависимости от конкретного языка, на котором написан список соединений, и возможностей этого языка.

За основу в списках соединений могут быть взяты названия экземпляров компонентов либо собственно соединения.

В первом случае обычно приводится список экземпляров компонентов проекта и относящийся к каждому экземпляру упорядоченный список имён соединений или пар, состоящих из названия порта и имени подключаемого к нему соединения. В таких списках соединений атрибуты соединениям не присваиваются. Примером формата списка соединений на основе названий экземпляров компонентов является формат SPICE.

Во втором случае обычно приводятся описания всех экземпляров компонентов и их атрибутов, а затем описание каждого соединения с указанием портов экземпляров, к которым они подключаются. В таком списке соединений соединениям можно назначать атрибуты. Примером формата списка соединений на основе соединений является формат EDIF.

Для создания списков соединений служит специальная программа — генератор списка соединений.

Именованный набор параметров объектов, используемый для ручной или автоматической трассировки в pcb. Эти параметры включают:

• название стиля;
• ширину линии;
• диаметр отверстия перехода;
• диаметр перехода;
• размер зазора.

В pcb стиль трассировки можно выбрать, нажав кнопку Стиль трассировки в левом нижнем углу окна программы. В файле конфигурации pcb можно изменить используемые по умолчанию параметры имеющихся стилей или создать новые.

Моделирование электрических процессов в электронном устройстве, представленном в виде принципиальной электрической схемы, с целью определения формы и параметров сигналов тока и напряжения в разных точках схемы.

В отличие от информационного (функционального, логического и других видов), схемотехническое моделирование учитывает физические процессы в электрической схеме (на основе законов Кирхгофа), и потому оно с одной стороны гораздо сложнее и требует больше времени для расчётов, а с другой стороны, является наиболее точным и эффективным методом исследования схемы. Это разновидность имитационного моделирования, то есть метода компьютерного исследования, в котором реальная схема заменяется электрической моделью, воссоздаётся временная последовательность событий в модели, тождественная происходящей в реальном устройстве, и проводится анализ для получения информации о реакции схемы на предполагаемые воздействия.

Типовыми задачами моделирования являются расчёт статического режима, переходных процессов, частотных характеристик схем. На основе решения этих задач можно далее вычислить параметры сигналов (фронт, длительность, задержку и др.), рассчитать спектр выходного сигнала, чувствительность схемы к изменению параметров ее элементов, решить задачи статистического анализа схемы и оптимизации ее параметров. Максимальную точность и достоверность в решении указанных задач дают программы, работа которых основана на семействе алгоритмов SPICE.

Проектирование принципиальных схем радиоэлектронной аппаратуры.

Целью схемотехнического проектирования является синтез электрической схемы устройства, определение входных и выходных сигналов, режимов питания, формирование перечня компонентов схемы, расчёт их параметров и характеристик. При этом также решаются задачи анализа и оптимизации схемы.

Способ соединения контактной площадки с областью металлизации посредством узких перемычек (“спиц”).

Термобарьер предназначен для электрического соединения контактной площадки с массивной областью металлизации и обеспечения при этом достаточного теплового сопротивления (снижения теплоотвода) для облегчения пайки. Термобарьеры используются в основном для контактных площадок со сквозными отверстиями под выводы. Для переходов термобарьеры используются редко, так как обычно к ним ничего не припаивается.

Переход, предназначенный для улучшения отвода тепла от силовых компонентов посредством соединения нескольких областей металлизации в разных слоях печатной платы.

В отличие от термоплощадок, контактные площадки термопереходов соединяются с областью металлизации по всей окружности, то есть термобарьеры и зазоры не используются. Это способствует созданию областей с большой теплоёмкостью, используемых для теплоотвода. Обычно области металлизации соединяются несколькими (десятью и более) термопереходами.

Контактная площадка с термобарьером.

В pcb есть специальный режим для преобразования поясков отверстий в термоплощадки.

Чертёж одного или нескольких слоёв печатной платы, определяющий расположение и размеры входящих в них элементов.

Также называется топологической схемой.

Маршрут печатного проводника, обеспечивающего электрическое соединение между выводами компонентов печатной платы или собственно этот проводник.

Проведение межэлементных соединений и формирование чертежей проводящего рисунка слоёв печатной платы по заданной схеме соединений (списку соединений) с учетом заранее заданных ограничений. Основными являются ограничения на ширину проводников и минимальные расстояния между ними.

Ввиду огромного количества способов реализации соединений эта задача является одной из наиболее трудоёмких при проектировании топологии печатной платы.

Цели трассировки:

• обеспечение соответствия соединений электрической схеме;
• минимизация общей длины соединений;
• минимизация числа пересечения трасс на плате;
• равномерное распределение соединений по площади платы.

Удовлетворение всем перечисленным условиям при решении практических задач трассировки невозможно, поскольку минимизация длины соединений и числа пересечений при одновременной равномерности их распределения находятся в противоречии.

Исходными данными для трассировки являются расположение контактных площадок компонентов, полученное на фазе компоновки платы, и список соединений.

Трассировка может осуществляться вручную, с помощью инструментария pcb, автоматически, или комбинированным способом.

При ручной трассировке может использоваться режим автоматического соблюдения проектных норм.

При автоматической трассировке используется функция автоматической трассировки pcb, называемая просто автотрассировщиком.

В pcb для некоторых объектов могут задаваться флаги. Это битовые поля, которыми задаются особые свойства объектов. Примерами являются флаг квадратных контактных площадок square и флаг размещения объектов на обратной стороне платы onsolder. Подробное описание всех флагов можно найти в Руководстве по pcb.

Устройство, производящее фотошаблоны для изготовления слоёв печатных плат на основе Gerber-файлов.

Фотоплёнка или стеклянная пластина с изображением проводящего рисунка слоя печатной платы или паяльной маски, выполненным в позитивном или негативном виде в зависимости от применяемого технологического процесса изготовления этой печатной платы, используемая для копирования этого рисунка с помощью света.

Схема расположения выводов корпуса компонента.

Вид анализа, при котором производится расчёт частотных характеристик линеаризованной цепи в рабочей точке.

Метод трафаретной печати, широко используемый в производстве печатных плат, название которого происходит от того, что шёлк традиционно использовался в процессе печати.

Обозначение слияния нескольких электрически не связанных линий связи (соединений) на принципиальной схеме в одну линию групповой связи.

Подробнее об использовании шин в gschem можно почитать здесь.

Формат представления устройств в виде набора синтаксических и семантических правил, предназначенный для описания логической организации системы в виде элементов и связей между ними с целью выполнения целевой функции преобразования входных сигналов в выходные.

Языки описания аппаратуры (например, Verilog и VHDL) используются для проектирования интегральных схем и моделирования их работы.

ASCII (American Standard Code for Information Interchange) — американский стандартный код обмена информацией. В исходном виде ASCII представляет собой 7-битную кодировку для представления цифр и букв латинского и национального алфавитов, знаков препинания и управляющих символов. В контексте gEDA часто употребляется для указания на простое текстовое содержимое файла, хотя большинство программных средств работают с файлами в кодировке UTF-8, являющейся расширением ASCII.

Специализированная интегральная схема, спроектированная для выполнения определённых функций преобразования и обработки сигналов и разрабатываемая для конкретной аппаратуры. При разработке ASIC для программирования их функциональности используют языки описания аппаратуры.

Марка негорючего стеклотекстолита, наиболее широко используемого для производства печатных плат в качестве базового изолирующего материала (основания).

http://gedasymbols.org — веб-страница, где находятся символы для gschem, файлы посадочных мест, скрипты, плагины и прочее, чем пользователи содействуют проекту gEDA. Страницы пользователей доступны по щелчку мыши. Весь сайт целиком можно загрузить с помощью системы параллельных версий CVS. С помощью этой программы пользователи также поддерживают свои страницы на сайте.

Комплект файлов данных, используемых фотоплоттером для создания фотошаблонов при производстве печатных плат, содержащих описание их топологии — геометрию дорожек, шелкографию, паяльную маску и контуры платы.

Так как каждый слой представлен отдельным файлом, их обычно объединяют в zip-архив. Название эти файлы получили в честь компании Gerber Scientific Co., разработавшей первый векторный фотоплоттер. Официальное название формата такого файла — “Gerber RS274X”. Обратитесь к этой веб-странице, где приведено краткое описание формата, и к этому PDF-документу, содержащему исчерпывающую спецификацию.

Обычно под Gerber-файлами имеются в виду не только файлы в Gerber-формате, но и в Excellon-формате. Gerber-формат применяется для описания рисунка слоев печатной платы в векторном виде с помощью апертур. Excellon-формат применяется для описания координат отверстий и формы фрезерных пазов для сверлильно-фрезерных станков.

GTK-HID — GTK-версия пользовательского интерфейса pcb. См. HID. Название подсказывает, что GTK-HID использует набор виджетов GTK+ и старается соответствовать стандартам пользовательского интерфейса GTK. Это графический интерфейс pcb по умолчанию. Конфигурация меню и клавиатуры читается из gpcb-menu.res. (Альтернативой является Lesstif-HID.)

HID (Human Interface Device) — дословно “устройство взаимодействия с человеком”. В контексте pcb HID представляет собой интерфейсную прослойку, с которой взаимодействует пользователь. Идея состоит в том, чтобы разбить исходные тексты программы pcb на “ядро”, работающее со структурами данных самой платы, и интерфейсы (HID), включая графические, печать и код экспорта. Таким образом ядро не должно ничего знать о графическом интерфейсе. При этом преследуются две основные цели: поддержка разных графических интерфейсов на основе одних исходных текстов и облегчение разработки функциональности как ядра, так и интерфейсов. Для интерактивного использования в pcb предназначены два графических интерфейса: 1) на основе виджетов GTK; 2) на основе виджетов Lesstif.

Lesstif-HID — Lesstif-версия пользовательского интерфейса pcb. См. HID. Использует набор виджетов библиотеки Lesstif, являющейся версией Motif с открытым исходным кодом. Конфигурация меню и клавиатуры, читаемые из pcb-menu.res, стараются соответствовать стандартам пользовательского интерфейса Lesstif. Если хотите попробовать этот интерфейс, нужно скомпилировать pcb с ключом --with-gui=lesstif. (Альтернативой является GTK-HID.)

В контексте gEDA этот акроним имеет два различных значения:

1. Сокращение для “printed circuit board” (PCB, печатная плата).
2. Мощное программное средство с открытым исходным кодом, используемое для разработки топологии печатных плат. Вывод программ gaf может использоваться как ввод для pcb. (Домашняя страница pcb.)

Семейство алгоритмов анализа и моделирования электронных схем.

SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) — дословно расшифровывается как “программа моделирования с акцентом на интегрированные схемы”.

Данные алгоритмы обеспечивают составление системы дифференциальных и алгебраических линейных и нелинейных уравнений для проектируемой схемы и решение их численными методами. Системы моделирования на основе SPICE используются в основном для проектирования аналоговых и аналого-цифровых схем и интегральных микросхем.