Рисуем схемы. Это просто…

Елена Бадло, Сергей Бадло (г. Запорожье)

Доброго времени суток, маньяки компьютерной индустрии. Очень часто на самых разнообразных форумах в Интернете новичками поднимаются темы с вопросами: “…в чем нарисовать схемку или чертеж, в чем развести платку или как получить плату из схемы, какие есть современные бесплатные и платные САПР для этого, а где их взять?”. В данном обзоре мы решили совершить небольшой экскурс в мир E-CAD систем и восполнить данный пробел подборочкой из 15 бесплатных помощников радиолюбителей и инженеров-профессионалов от самых простых до мощных схемотехнических пакетов (EDA), зачастую предоставляющих полный сквозной цикл проектирования, трассировки и даже моделирования с симуляцией работы схемы на экране вашего ПК. Мы специально не будем касаться обычных рисовалок схем, коих море и исключительно конструкторских САПР вроде AutoCAD, UniGraphics, T-Flex, Solid Works, nanoCAD и прочих, это отдельная объемная тема.

Как это ни печально, но полностью вменяемых САПР для разработки печатных плат нет. Даже наметилась тенденция, чем современнее продукт, тем он «монстрообразнее» и требовательнее к системным ресурсам машины пользователя. Казалось бы, это вполне объяснимо, ведь новый функционал, та же автотрассировка, требует немалых вычислительных мощностей. Но это лишь одна сторона медали. Даже среди отечественных САПР наблюдается желание по-быстрому «отбить» вложенные деньги. Конечно, есть и зарубежные качественные продукты. И несмотря на то, что современная отечественная электроника практически полностью перешла на импортную элементную базу и найти нужный компонент, как в схемном отображении, так и футпринте (отображение в печати), не представляет трудностей, отечественные стандарты никто еще не отменял. И вот тут вступают в противоречие между собой их УГО (условные графические обозначения) с нашими. Если вы делаете для себя, то на это можно закрыть глаза (ведь, в сущности, какая разница, как я нарисовал тот же операционник?), но если вы собираетесь передавать документацию кому-то извне, или, скажем, работаете на предприятии госсектора, то чаще всего приходится разрабатывать (читай – переделывать) каждый раз свои библиотеки компонентов под наши ГОСТы.

Для профессионального создания плат, конечно, лучше воспользоваться более серьезными инструментами – например, OrCad-ом или Altium-ом, Proteus-ом и т.п., но для небольших проектов, пожалуй, целесообразнее что-нибудь попроще в освоении. Но что именно? Мы решили разделить существующее ПО на две категории: легкие и простые в освоении и более сложные профессиональные продукты. Примечательно, что обе категории имеют свои бесплатные версии под Windows (иногда даже под Linux и MacOS) – как полнофункциональные, так и частично ограниченные (чаще всего по времени), умеют экспортировать в ставший де-факто стандарт GERBER RS-274X для последующей передачи печатной платы для промышленного изготовления на PCB-завод. Даже есть браузерные версии. Но не будем забегать вперед и ознакомимся с ними по порядку…

Легкая EDA для схем и трассировки

1. sPlan

  • Сайт разработчика Abacom: http://www.abacom-online.d
  • Поддерживаемые ОС: Windows (2000, XP, Vista, Win 7 + Win 8 32/64).
  • Форматы экспорта: GIF, JPG, BMP, EMF, SVG.
  • Скачать: <a href=»http://www.abacom-online.de/demos/splan70(demo).exe»>http://www.abacom-online.de/demos/splan70(demo).exe</a>.
  • Статус: есть бесплатная пробная и русифицированная версия.

BIGITALRU_post-(2)

Данная утилита предназначена для быстрого черчения электрических схем с использованием готовых изображений радиоэлементов. Содержит обновленную библиотеку около 500 готовых условно-графических изображений «русских» радиоэлементов и символов, а также набор рамок и штампов чертежных форматов А4, А3, А2, А1 и бланки перечней элементов, соответствующих русским ГОСТам. Программа умеет формировать спецификацию (список элементов) и преобразовывать ее в формат редактора Word (.rtf). На основе готовых рамок и штампов позволяет подготавливать схемы (чертежи) соответствующие русским ГОСТам, печатать их и масштабировать без искажения. Имеются примеры чертежей схем и справочник на немецком языке. Программа не требует инсталляции.

2. SPrint-Layout

BIGITALRU_post-(2)-2

Вторая программа вышеупомянутого немецкого разработчика. Предназначена для разработки как односторонних, так и двухсторонних печатных плат. В последней версии, кроме традиционных возможностей, добавлены режимы «автотрассировка», «фотовид», «SMD-контакт», поменялся формат сохранения данных (ковертация из более ранних форматов происходит автоматически). Программа не требует инсталляции.

3. Loch-Master

BIGITALRU_post-(2)-3

Еще одна программа того же разработчика для эскизной проработки конструкций в макетном исполнении. Элементы нарисованы близкими к их физическим образам и расставляются на макетную плату, соединяются перемычками. Интерфейс интересный, но практического интереса с нашей точки зрения не представляет, уж лучше Дип-Трейс, но о нем позже.

4. ToPor

BIGITALRU_post-(2)-4

TopoR (сокр. от Topological Router) – топологический автотрассировщик, не имеющий аналогов, предназначенный для трассировки печатных плат, предварительно подготовленных в других системах в форматах PCAD ASCII PCB, PADS ASCII PCB или DSN. Разрабатывается российской компанией Эремекс из Санкт-Петербурга. Особенностью данной программы является то,  что автоматическая топологическая трассировка соединений выполняется в произвольных направлениях, не ограничиваясь углами 90° и 45°, и может выполняться ломаными линиями или даже дугами. При этом уменьшается суммарная длина проводников одновременно с общим количеством межслойных переходов. Казалось бы, что это дает? Отсутствие преимущественных направлений трассировки и возможность использования ресурсов монтажного пространства для автоматического увеличения зазоров может снизить уровень электромагнитных перекрестных помех. В то же время, есть и существенные недостатки, как то: нет своего редактора схем и редактора библиотек, нет возможности изменять список цепей или редактировать корпуса компонентов. Для анализа перекрестных помех также необходимо использовать сторонние программы.

5. gSchem из пакета Geda

BIGITALRU_post-(2)-5

Трассировщик печатных плат под ОС Линукс. Автотрассировки нет, библиотека компонентов скудная, из форматов экспорта только PNG. Полезен разве что для разработки домашних простых и примитивных плат.

6. CircuitLab или… создаем схемы прямо в браузере

Спроектировать схему-онлайн: https://www.circuitlab.com

Симулятор электронных схем в виде Java-апплета: https://www.circuitlab.com.

Бесплатное веб-приложение – симулятор для рисования схем прямо в браузере, что удобно если у вас совсем ничего нет под рукой, к тому же, не зависящее от ОС пользователя. Библиотека компонентов небогата, но имеется возможность моделирования схемы и даже ее расшаривания для желающих (вспомните, как популярны расшариватели кодов у программистов). Имеется набор готовых сэмплов. Для работы требуется  Java-машина.

Полновесные E-CAD или… пообедаем основательно

7. CADSTAR Express

BIGITALRU_post-(2)-6

Бесплатная система проектирования печатных плат, включающая в себя редактор печатных плат PCB Design Editor и редактор трассировки P.R.Editor XR, обеспечивающий ручное и интерактивное размещение компонентов на плате, интерактивную и автоматическую трассировку. Модуль CADSTAR EMC Adviser позволяет выполнять анализ электромагнитной совместимости на основе заложенного в систему набора правил. Данный модуль расчитан на широкий круг разработчиков, которые могут и не являться специалистами по этому вопросу, для предсказания на ранних стадиях выполнения проекта и анализа тех аспектов проекта, которые могут вызвать проблемы электромагнитной совместимости. Ограничение на размер проектов в бесплатной версии: 300 выводов, 50 компонентов. Интерфейс русифицирован.

8. CadSoft Eagle

  • Сайт разработчика CadSoft: http://www.cadsoftusa.com.
  • Поддерживаемые ОС: Windows, Linux, MacOS.
  • Форматы экспорта: PNG, BMP, SVG.
  • Скачать: http://www.cadsoftusa.com/download-eagle/?language=en.
  • Статус: есть бесплатная пробная версия и учебник на русском.

BIGITALRU_post-(2)-7

САПР для сквозного проектирования, включающий в себя: графический редактор схем (Schematic Editor), редактор печатных плат (Layout Editor), редактор библиотек (Library Editor) и автотрассировщик (Autorouter). В стандартный комплект поставки входят также модули, проверяющие правильность подключения электрических цепей (ERC – Electrical Rule Check) и правильность расположения компонентов на плате (DRC – Design Rule Check). EAGLE позволяет проектировать многослойные платы, содержащие до 16 слоев и имеющие размеры 1626х1626 мм при разрешающей способности 0,0001 мм. Систему единиц (дюймовую или метрическую) можно изменить на любой фазе работы с проектом без каких-либо потерь. Кроме того, в EAGLE откат событий возможен на любое количество действий.

9. DipTrace

BIGITALRU_post-(2)-8

DipTrace – разработка украинской фирмы Новарм, представляющий собой САПР для сквозного проектирования с редактором схем, редактором плат с автотрассировщиком, редактором компонентов и  корпусов. Есть 3D визуализация печатной платы. Библиотека включает более 100 000 компонентов и 2.5 тыс. 3D-моделей корпусов. Freeware версия имеет ограничение – 300 выводов и 2 слоя, что для любительских целей вполне достаточно.

10. Multisim & Ultiboard (Circuit Design Suite)

<b><img src=»picture11.jpg» width=»370″ height=»473″ border=»0″ align=»right» hspace=»10″ alt=»»>b>

<p>Одна из популярных в мире программ конструирования электронных схем. Тесная интеграция со средой графической разработки NI LabVIEW позволяет специалистам внедрять собственные алгоритмы анализа и улучшать верификацию своих проектов. Имеется собственный SPICE-анализатор, обновленные модели полевых транзисторов BSIM, поддержка дополнительных параметров, прямое и обратное взаимодействие между схемотехническим проектом в Multisim и топологией печатной платы в Ultiboard.

BIGITALRU_post-(2)-9

 11. ISIS Proteus (Протеус)

BIGITALRU_post-(2)-10

Программа для полного цикла разработки электроники от создания схем,  моделирования и симуляции работы аналоговой и цифровой электроники до редактора топологии и автотрассировщика PCB. Proteus поддерживает такие типы микроконтроллеров: PIC ARM7/LPC2000, AVR, 8051, HC11 и многие другие. Также Proteus работает с ассемблерами и компиляторами (CodeVisionAVR, IAR, ICC, WinAVR, Keil, HiTECH). Одной из полезных особенностей — возможность подключить ваше виртуальное устройство к РЕАЛЬНОМУ порту ПК и взаимодействовать в реальном времени. Кроме того, для облегчения диагностики работы схемы доступны такие виртуальные приборы, как осциллограф, анализатор и масса других . Имеется возможность увидеть 3D-модель платы.

12. ISE WebPACK и Xilinx ISE

Как известно, не микроконтроллером единым. Для сверхскоростных приложений альтернативы программируемым логическим схемам среди микроконтроллеров просто нет. А возможность создания практически любой схемы и ее размещения в одном корпусе дорогого стоит. Ведь не все же программисты? Данные ISE представляют собой мультиплатформенное решение для дизайна и проектирования перепрограммируемых матричных кристаллов компании Xilinx CPLD и FPGA. В свою очередь, ISE WebPACK 8.1i является бесплатным, свободно загружаемым через Интернет средством проектирования, которое обеспечивает сквозной маршрут проектирования для ПЛИС FPGA и CPLD. Эта САПР включает синтез и моделирование на HDL, размещение и трассировку проектов, а также программирование кристаллов по JTAG-интерфейсу. Для создания алгоритма можно использовать как схемотехническое представление, графов, так и высокоуровневые языки описания аппаратуры: HDL, VHDL, HLL, Verilog, System C, Handel C.

13. OrCAD

Мощный САПР-пакет сквозного проектирования от схемы электрической принципиальной до трассировки (есть и автотрассировщик) печатных плат и Pspice- симулятором режимов работы узлов схемы. Бессеточная технология трассировки с использованием таких инструментов, как растаскивание и огибание проводниками препятствий для обеспечения необходимых зазоров между элементами печатного «рисунка», создает высокопродуктивную среду проектирования. Технология динамических полигонов позволят эффективно в реальном времени «разрывать» и «сшивать» покрытые медью участки платы во время размещения компонентов и трассировки.

 

14. Altium Designer (бывший P-Cad)

<p>САПР, позволяющая реализовывать проекты на уровне схемы или программного кода с последующей передачей информации в ПЛИС или печатную плату. Отличительной особенностью программы является возможность передачи изменений на плате на уровень ПЛИС или схемы и так же обратно. Разработка печатной платы возможна в трехмерном виде с двунаправленной передачей информации в конструкторские САПР (Solid Works, Pro/ENGINEER и др.). Пакет включает два продукта: Altium Designer Custom Board Front-End Design (проектирование ПЛИС, схемотехническое проектирование и моделирование) и Altium Designer Custom Board Implementation  (проектирование печатных плат и ПЛИС).

15. KiCad for Linux

BIGITALRU_post-(2)-12

Среда с открытым исходным кодом по лицензии GNU GPL, предназначенная для разработки электрических схем и печатных плат. В составе KiCad поставляются библиотеки электронных компонентов (обычных и SMD). Для многих библиотечных компонентов есть 3D-модели, созданные в Wings3D. Кроссплатформенность компонентов KiCad обеспечивается использованием библиотеки wxWidgets.

KiCad включает следующие пакеты:

  • kicad – менеджер проектов;
  • eeschema – редактор электрических схем и символов (библиотечных компонентов);
  • pcbnew – редактор печатных плат (до 16 слоев меди и до 12 технических слоев типа шелкография, паяльная маска и т. п., генерация технологических файлов для изготовления печатных плат Gerber, печать слоев в формате PostScript, встроенный редактор футпринтов);
  • 3D Viewer – 3D-просмотрщик печатных плат на базе OpenGL (часть pcbnew);
  • gerbview – просмотрщик файлов Gerber;
  • cvpcb – программа для выбора футпринтов;
  • wyoeditor – текстовый редактор для просмотра отчетов.

Вместо послесловия

Следует отметить одну тонкость – даже, если в полюбившемся вам пакете отсутствует возможность экспорта в графический формат или векторный формат DXF (стандарт де-факто для импорта другими САПР), то всегда можно вывести на печать, использовав виртуальный принтер в PDF. К примеру, удобно использовать утилиту виртуального принтера doPDF http://www.dopdf.com/download.php.

И быть может вы не станете инженером, может вы математик или биолог, и вполне вероятно вам нужно будет нарисовать схему раз в жизни, но надеемся данный обзор поможет вам соориентироваться в многообразии существующего ПО в мире E-CAD систем.

Ресурсы

1. Утилиты sPlan, Sprint-Layout, Loch-Master http://www.abacom-online.de

2. Утилита ToPor http://eda.eremex.ru

3. Утилита gSchem http://www.geda-project.org

4. Онлайн-редактор CircuitLab https://www.circuitlab.com

5. САПР CADSTAR Express http://www.eurointech.ru

6. САПР CadSoft Eagle http://www.cadsoftusa.com

7. САПР DipTrace http://www.diptrace.com

8. САПР Multisim & Ultiboard http://www.ni.com/multisim

9. САПР ISIS Proteus http://www.labcenter.com

10. САПР ISE WebPACK и Xilinx ISE http://xilinx.com

11. САПР OrCad http://www.cadence.com

12. САПР Altium Designer http://www.altium.com

13. САПР KiCad http://iut-tice.ujf-grenoble.fr

14. А.Перекрест. Обзор современных ПЛИС и САПР фирмы Xilinx http://kit-e.ru/articles/plis/2006_3_56.php

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>