Использование программы Eagle для создания и разводки печатной платы. Eagle Cad

В гнезде орла
На 90% мои нужды по разводке печатных плат удовлетворял Sprint Layout. Развожу я обычно вручную, без исходной схемы и все вполне умещается в голове. Но прогресс не стоит на месте и меня давно уже зовут ретроградом:) И решил я переползти на другую систему. Главная причина — поддержка принципиальных схем и подсветка связей в схемотехническом редакторе, чего мне сильно не хватало порой в Sprint Layout. Перед этим я перепробовал несколько разных и остановился на Eаgle cad.

Почему Орел?
В выборе я руководствовался следующими параметрами в порядке важности:

• Редактор с поддержкой принципиальной схемы и подсветкой связей.
• Удобство работы в трассировщике. У Eagle тут есть ряд специфичных моментов из-за которых разработчиков хочется убить лопатой (особенно после Sprint Layout), но в целом все очень неплохо.
• Интерактивная связь схемы и платы (Forward annotate, вроде так зовется). Т.е. добавил ты на схему элемент, а он тут же появился на печатной плате и его остается только развести. Это позволяет разводить схему по кусочкам, в ручном режиме. По одному добавляя компоненты на принципиальную схему и прописывая соединения. По этой причине отсеялся Dip Trace — там это делается только через повторное открытие файла с разводкой. Неудобно.
• Удобное создание и работа с библиотеками. Тут тоже Eagle мне сильно понравился. Особенно тем как там делается компонент и то что можно выборочно подключать библиотеки, обновляя их на лету.
• Кроссплатформенность. Я многое делаю не только для себя, но и для вас. Много народу сидит на линухах/маках и терять их как целевую аудиторию я не хочу. Игл есть на этих платформах в родном виде. Без шаманства. Есть еще KiKad… Выглядит неплохо, но (как и многий опенсорц продукт, гыгыг) не юзабелен. Там, например, в редакторе PCB я не нашел Undo, а ловить соединения в схематике? Тот еще гемор. Лет через пять-десять может допилят до вменяемого состояния, если не забьют:)
• Относительная бесплатность. Жутко ломает ковыряться с патчами-кряками, а орел имеет вполне функциональный деморежим. Позволяет разводить по двум слоям, на площади 100х80мм. Для дома вполне нормально. Кому мало всегда можно спиздить найти лекарство от жадности. Игл популярен и найти кряк совсем не проблема. Вот только хочу предупредить — у игла хитрая защита и она любит палить контору и шифровать проекты сделанные в крякнутой программе. По крайней мере про такую засаду я слышал. Так что бэкапьте проекты дабы они внезапно не оказались недоступными. Ну и рекомедую юзать в этом случае четвертую версию Орла. Для нее был нормальный кряк. Мне же хватает деморежима почти всегда. Может потом и куплю его =))))
• Наличие автороутера и возможность срыгнуть нетлист в другую систему трассировки. Вон, например, Шура Люберецкий , трейсил Топором. Получалось очень торчково. Особенно вставляло тех, кто не привык к теплым ламповым схемам с плавной кривизной дорожек:)
• Легковесность. В отличии от всяких монстров вроде Mentor Pads или Altuium Designer Орел не тупит даже на моем древнем ноуте, не говоря уже о атомном нетбуке на котором я пишу этот текст.
• Простота использования. Читать сто тыщь мануалов по тому как сделать то или это в мои планы не входило. Игл оказался очень простым.

Плюс у Eagle есть мощный скриптовый язык, позволяющий творить много вуду:) Я туда пока еще не лез, но судя по тому, что творят всякие ulp скрипты, может он очень многое.

Хотим! Хотим! ГДЕ?
http://cadsoft.de Тут!

Отмазки
Сразу оговорюсь, что я Eagle юзаю недолго и всех фишек его не знаю, поэтому дополняйте в комменты, а я сведу это все в FAQ. Но ряд фишек буду рассказывать по ходу процесса. В качестве процесса мы разведем какой-нибудь простенький девайс. Да хотя бы программатор на базе FTDI, давно хотел его подправить под новые реалии (Redcat подточил avrdude и теперь оно само отпускает RESET и расцепляет буфера).

Сразу напишу чего не будет — подробного описания кнопочек. Это нудно и не креативно, да и вы сами их выясните за пять минут методом тыка и RTFM. Тыкайтесь по хелпу, читайте подсказочки всплывающие, все там понятно. Так чего я буду зря распинаться? ;) Особо неочевидные моменты я постараюсь описать.

Также я не буду подробно описывать содержимое штатных библиотек. По большей части, для любителя, их организация это страх и ужас. Особенно если это касается всяких кнопочек-разьемчиков-переменных резисторов. Ну откуда нам знать кто производит переменный резистор, что ты купил на радиобарахолке за 15 рублей? А перебором искать замучаешься. Так что собственные либы тут решают и надо не лениться их наполнять и комплектовать.

Разведка боем
Итак, у нас есть схема. Надо ее воплотить в железе. Запускаем Eagle. Если не понял откуда он стартует, то поищи в каталоге установки папочку bin. Там главный экзешник. Вот его и тычь. Начнем с главного окна окна проектов.

Там древовидная структура.

Libraries — библиотеки компонентов. Если ты ее откроешь, то увидишь там прорву разных либ набитых комплектухой. 90% из них тебе никогда не потребуется, поэтому нефиг ими захламлять рабочее пространство. Тут конечно пусть будут на всякий случай, но вот в рабочую среду их включать будем выборочно. Зеленая точка возле имени библиотеки означает, что она включена в среду и доступна в поиске/выборе элементов. Вручную все точки выключать не надо, достаточно из контекстного меню выбрать пункт Use None, а потом включить нужные выборочно.

Сразу включай следующие библиотеки, они нам понадобятся:

74хх-eu.lbr библиотека стандартной логики. atmel.lbr контроллеры AVR con-berg.lbr тут мы возьмем неплохой USB разъем. crystal.lbr всякие кварцы diode.lbr диоды docu-dummu.lbr примитивы основных элементов. Понадобятся для создания своих компонетов ftdichip.lbr отсюда мы возьмем нашу FTDI микросхемку holes.lbr стандартные дырки под крепеж. Удобно порой. ic-package.lbr Просто некие микросхемы в корпусах. Если очень лень создавать компонент. jumpers.lbr Разные джамперы microchip.lbr Если пользуетесь контроллерами PIC pinhead.lbr Штырьковые разьемы rcl.lbr Тут все резисторы, конденсаторы и индуктивности. Самая нужная либа. ref-packages.lbr Образцы посадочных мест под разные микрухи. Для создания своих библиотек. supply1.lbr Знаки питающего напряжения, земли и тыды.

Design Rules — Тут идут настройки будущей печатной платы. Разные допуски и размеры. Важно тут все настроить сразу же. Иначе потом замучаешься исправлять. Тыкни по default.dru и откроется диалог настройки.

Сразу пройдемся по вкладкам и все выставим как нам надо.
В File и Layers нам ничего не поковырять.

Clearance
Расстояния между дорожкам и дырками всякими. Потыкай по каждому полю и на картинке сам поймешь что где означает.

Все размеры идут в mil — mil это тысячная доля дюйма. Так что 8мил это 0.008 дюйма или 0.02см, что в переводе на наши родные миллиметры — 0.2мм. Тонковато для домашнего применения, я бы меньше 0.3 дорожки не стал делать, есть риск получить брак. Чтобы не парить мозг с разными системами счисления, запомни что 4mil это 0.1мм и от этого уже пляши.

Я обычно везде ставлю 12mil между разными сигналами (different signal) и 8 между одинаковыми.

Distance
Расстояние между дорожками и краями платы, а также расстояние между дырочками. У меня везде 40mil т.е. 1мм.

Sizes
Минимальная ширина дорожки, минимальное отверстие. Дорожка у меня минимум будет 0.5мм, т.е. 20mil, а минимальная дырка будет 0.8мм т.е. 32mil. Надо будет меньше — поставлю вручную уже на

Micro via нужны только для многослойных плат. Нам это не грозит.

Restring
Размеры переходных дырок и пятачков. Тут все несколько хитрей. Eagle вычисляет размер пятачка автоматом, в процентах от дырки. Этот процент и указывается в средней колонке. Но также есть и предельные значения ширины каемки (не диаметр!) Min и Max за которые он не будет вылезать.
У меня стоит 12mil — 25% — 30mil. Причем эти настройки являются глобальными и подавляют настройки библиотек. Т.е. если библиотечный пятак не вписывается в этот норматив, то он будет подогнан под лимиты. И не забудьте выставить размеры для Top и Bottom слоев. В смысле для верхнего и нижнего. Внутренние нас не волнуют, у нас двусторонняя в лучшем случае плата будет.

Таким образом, при диаметре дырки в 0.8мм край должен был бы быть 0.2мм, но это упирается в лимит 20mil и минимальный край будет 0.5мм, а в сумме диаметр пятачка будет 1.8мм

Тоже самое и для переходных дырок VIA. Их можно сделать и потоньше, но это если есть такие тонкие сверла. У меня в наличии самое тонкое сверло это 0.5мм.

ДА! Очень важный момент из-за которого часто возникают грабли. Дело в том, что у многих компонентов (особенно из тех что в дефолтной поставке игла) параметры падов выставлены в Auto, а значит их размер зависит напрямую от раздела настроек DRC. Так что если вы выставите в DRC пятачки больше чем они могут геометрически расположиться на компоненте (например USB разьем, что в примере, видите как у него плотно выводы сгруппированы), то пятачки расползутся и слипнутся вместе. Это косяк!Так что если у вас что то-где то сползло и налезло друг на друга, то либо правьте библиотеку, либо меняйте DRC.

Shapes
Форма выводов и кривизна углов. Можно поставить минимальную кривизну и получить милые округлые площадки под smd компоненты:)))) Там же задается размер пятачка, но можно оставить его в соответствии с библиотеками, т.к. они в основном будут браться оттуда.

Supply
Пятачки силовых цепей. Обычно они ведут на сплошняком залитые слои и поэтому делаются хитрыми. Не сплошным, а как бы отдельный пятак и соединен с заливкой тонкими ниточками проводника. Это, так называемый, термобарьер. Суть его в том, чтобы при пайке мощный полигон не утягивал на себя тепло и припой по нему не размазывался корявыми соплями, а сосредотачивался только на термическом паде.

Masks
Расстояние паяльной маски от компонента. Для тебя вещь почти ненужная. Т.к. маску в домашних условиях сделать нормальную сложно. Да и заморачиваться на нее особо никто не будет.

User Language Programs — это скрипты. У игла мощный скриптовый язык, где используется что то вроде Си. Используется для экспорта/импорта, расстановки центров отверстий, да много для чего.

Scripts — скрипты командного интерфейса Eagle. Например для настройки всяких допусков, отображения слоев и много еще для чего. Товарищи явно берут пример с автокада:)

CAM Jobs — настройки для вывода чертежа в производственный формат. Гербер, например. Тебе вряд ли потребуется дома.

Projects — наши проекты. Вот тут мы сейчас и начнем.

Выделяй папочку Eagle и создавай там новый проект — контекстное меню New Project . Появится новая папка, переименуй ее во что нибудь более адекватное чем NewProject. Я назвал ее USBProg. Она сразу же будет и активной, т.е. на ней появится зеленая точка.

Там же, через контекстное меню, добавляй новую схему New->Shematics. При этом откроется окно с будущей схемой.

И принимаемся рисовать
Основная идея в том, чтобы рисовать схему не всю сразу, а по частям. Так разводить будет гораздо проще. По крайней мере при ручной разводке.

Слегка настроим среду — включим сетку, с ней работать комфортней. Нажми кнопку Grid и выстави сетку в ON, а стиль рекомендую Dot — так меньше бросается в глаза. И не меняй ни в коем случае шаг сетки, а то все компоненты заточены под конкретный шаг и если ты его сменишь у тебя не будут попадать линии в выводы.

Поставим вначале нашу FTDI
Жми кнопочку ADD и в из библиотеки FTDICHIP добавляй на плату микросхему FT232RL она должна быть в SSOP корпусе.

C помощью кнопки клонирования Copy растиражируй земли и питание в нужном количестве. Нам надо подключить их к нашей микросхеме, чтобы получилось как на рисунке ниже:

Соединения делаются инструментом Net, при этом автоматически расставляются точки на пересечениях.

Можно делать и инструментом Wire. При этом на пересечения с соединением надо ставить точку. А если пересечение без соединения, то его надо протащить через перекресток и закончить линию там, иначе будет перекрестье которое сразу и не видно. А это уже ошибка которая вылезет уже в готовом устройстве, после разводки платы.

Таскать обьекты с помощью операции Move, а вращать при этом можно правым кликом. Для перетаскивания нескольких обьектов есть инструмент Group им можно выделить либо рамочкой, либо тыкая по рисунку очертить контур. Для перетаскивания нескольких обьектов, после выбора группы, надо нажать Ctrl и удерживая его, зажав правую кнопку мыши, перетащить. Не очень удобно и я все матерюсь по этому поводу, но как есть. Также групповые операции делаются и в PCB редакторе.

Теперь поставим на плату наш USB разьем и познакомимся с принципом соединения через Net имена.
USB разъем можно найти в библиотеке con-berg.lbr и рекомендую поставить PN61729-S это стандартный USB-B разъем.
Распиновка у него такая:

• 1 Vcc
• 4 GND

Землю и Питание мы клонируем, а вот D+ и D- мы просто протянем линии на несколько клеточек и так и бросим. А затем, выделив инструмент Label протыкаем в каждый из этих проводков. Появятся текстовые метки с именами вроде N$2 — это имя этого проводника. Но нам это имя ничего не говорит, поэтому надо переименовать их. Бери инструмент Name и переименуй проводок от вывода 2 в DM, а проводок от вывода 3 в DP.

Теперь то же самое сделай и с микросхемой FT232RL. Вытащи линии от выводов USBDP и USBDM и назови их DP и DM соответственно. Eagle при этом каждый раз спросит можно ли объединить узлы. Говори что можно, а сам в голове отметь этот факт. Т.к. это хороший механизм контроля того, что ты соединил узлы без ошибок, не опечатавшись.

Что теперь получилось — разъем вроде бы как и не соединен визуально, нет линий связи. Но реально, по нетлисту соединений, связь есть! Это очень удобно когда рисуешь большую схему, достаточно прописать общие точки и не городить паутину из линий в которой сам черт ногу сломит.

Вместо меточек можно лепить бирки, как на этой картинке. То же самое, выделяем имя и оканчиваем биркой с именем соединения:

Так, мы нарисовали уже достаточно, пора начинать разводить. Переходи в печатную плату. Для этого нажми кнопку Board. Орел тебя спросит можно ли сделать плату из текущей схемы, говори да. Откроется окно Board.

А теперь пора бы немножко настроить под себя редактор печатных плат. Во первых опять включим сетку. Тут уже от настройки сетки все очень сильно зависит.

Мои настройки сетки:

• Size = 0.0025 in Это общий размер сетки, по которому идет движение. В меру мелкий.
• Multipler = 5 in Множитель отображения. Чтобы сетка не мельтешила в глазах. В реале сетка будет мельче чем выглядит.
• Alt = 0.00125 in Альтернативный размер сетки, включается при нажатии и удержании кнопки ALT на клавиатуре. Сделал его помельче, чтобы можно было подправить что то очень точно. Можно сделать еще точней, нажав кнопочку Finest.

Также я зашел в Options — User Interface и сделал цвет фона Colored. Он стал таким бежево желтоватым. Куда приятней чем черный.

Теперь надо разместить компоненты так, чтобы линии связей как можно меньше пересекались. Ведь они должны потом стать дорожками. Тут двигайте и думайте как вы это все будете обходить. Также учтите, что от других ножек тоже потом пойдут линии, так что разводите так, чтобы оставался запас. Перетаскивать элементы надо на очерченное рабочее поле. Это ограничение нашей демы, за пределами этого прямоугольника детальку не поставить — будет ругаться матом. Перемещать объекты командой Move, при этом правый клик поворачивает их, а нажатие на колесико перебрасывает на противоположную сторону печатной платы.
Сразу же перекидываем нашу микросхему на нижнюю сторону, при этом ее контакты становятся синим цветом — цветом нижнего слоя. Верхний цвет красный, но это можно настроить.

А теперь начинаем разводить;) Хватай инструмент Route и тыкай в первый попавшийся от которого идет зеленая линия. Тебе надо довести ее до конца маршрута, ничего не задев. Увлекательная игра:) Правой кнопкой мыши можно выбирать тип излома линии, нажатие на колесико перебрасывает линию на другой слой, ставя переходную дырку. Клик с шифтом просто ставит переходную дырку, но перехода на другой слой не делает. Нам сейчас задача развести все по одному слою, так что крутимся как можем… Для удаления неудачно разведенных дорожек есть команда Ripup. Она откоцывает как весь маршрут, так и его части. Рипупит, так сказать;)

В один прекрасный момент может сложиться ситуация, что дорожка по факту уже подключена, но линия связи не исчезла. Как например сейчас:

Тут у нас линия земли пробрасывается через металлический корпус разъема, но игл то об этом не знает! И он думает, что пады крепления разъема надо соединить и требует туда контакт. Да еще кинул линию связи в совсем неудобном месте. Ничего страшного! Возьмем инструмент wire и по верхнему слою (его же все равно по факту не будет, так почему бы нет?) кинем проводок между падами крепления кожуха usb разъема. Закоротив их. Линия связи как бы уже не нужна, но она остается. Не проблема! Жмем кнопочку Ratsnest и Eagle понимает, что был не прав, убирая эту связь.
Иногда не помогает и связь не исчезает, мозоля глаз. Тогда делаем другим путем. Рисуем ее сразу от того места где она идет туда куда мы ее хотим привести. Пофигу как, хоть напрямик.

Потом рипупим ее, она исчезает, но зато остается линия связи в нужном нам месте! Вот ее и разводим как нам нужно. Немного через жопу, но благо требуется редко.

Разведенные проводки можно двигать как нам угодно инструментом Move, а посредством Split изгибать ее как на душу положит. Добавляя новых сочленений и исправляя углы. Сразу выстраивайте линии так, чтобы они были подальше друг от друга, изгибались не образуя тупиков. А то при ЛУТ заманаетесь оттуда выковыривать остатки глянцевого слоя.

Часть развели, пойдем дальше. Добавим кондеры и остальную обвязку — светодиодики всякие и разведем. Светодиод, кстати, у меня в виде smd 0805. Его в комплекте игла не нашел, пришлось рисовать свой компонент. Позже покажу как это делается. Вот что получилось.

Принципиальная схемка и уже разведенная печаточка:

Осталось добавить разъем и буфер. Буфер я возьму в SOIC корпусе из библиотеки 74хх (чорд, прям как дорожный код Челябинска).

Добавляю буфер и соединяю входы разрешений. Надо отметить, что буффер составлен из нескольих элементов. И мы их добавляем по одному, а они прописываются как А, B.

Объединяем у них управляющие выводы 1 и 19. А затем ставим разъем и прокидываем линии до него. Микросхема 74HC244 имеет четыре сквозных буфера в одну сторону и четыре обратно. Выводы входа-выхода у них практически напротив друг друга. Так что разводка получается очень простой. Но если бездумно соединить выводы на схеме,

то получим в итоге паутину линий:


задолбаешься разводить. Тут я обычно делаю следующим образом. Беру бумажку и рисую на ней корпус, а поверх него рисую элементы внутри, а также как они разведены по выводам. Помогает сориентироваться. И выбрать нужные вентили.

Получилось запутанно на схеме:


Но очень прозрачно на плате:

Дальше развожу соединения и пробрасываю их на FTDI. И тут тоже надо подумать головой. Мы делаем Bitbang программатор, а у bitbang режима FTDI есть ряд особенностей. В частности у него выводы подходящие для банга (обозначаются как IO0..7) совершенно взаимозаменяемые и по мануалу от FTDI для этого подходят следующие выводы:

• IO0 — 1
• IO1 — 5
• IO2 — 3
• IO3 — 11
• IO4 — 2
• IO5 — 9
• IO6 — 10
• IO7 — 6

То есть нам не обязательно, например, чтобы MOSI было именно на IO6 как я это нарисовал в . Мы можем завести его на любую из перечисленных выше ножек. Равно и другие. Поэтому я их и забрасываю как мне угодно. Сконфигурирую потом все программно, в настройках avrdude.

Вывод GATE оказался с краю микросхемы, поэтому я забрасываю его на самую дальную ногу, это у нас 11.


Прописываем на FTDI точку ENABLE и тотчас трассируем ее, сделав небольшое пузо вниз, чтобы вместить остальные выводы.


А дальше опять начинаем думать и смотреть на ноги. Берем самую крайню торчащую точку и загоняем ее на FTDI это будет вывод 3 от буфера. Мы его загоним в вывод 10 ftdi. Также все остальные.

Добавим трехпиновый разъемчик для USART — раз он есть, чего бы его не применить то? И двухпиновый разъем на CBUS4 — дело в том, что FTDI может сгенерировать тактовый сигнал, так почему бы его не применить для оживления криво зашитых FUSE?

Выведем его наружу. Но вот незадача — одну линию от трехпинового коннектора никак не пробросить напрямую.

Можно поставить перемычку, можно пофигистор (резистор с нулевым сопротивлением). И вот тут вылезает то за что я не люблю EAGLE — невозможность безнаказанно вставить пофигистор. Приходится возвращаться в схематику и вставлять там еще один резистор. А потом его размещать так, как нам нужно. То же самое сделаем и с питанием буфера.

Теперь глядим и понимаем, что чего то нехватает. Выводов питания микросхемы буфера. Нет их на схеме! А значит они и не подключены.
А где их взять? Ведь они не ставились когда мы ставили буфер. Все верно, они идут отдельно. Бери инструмент Invoke и им тыкай в микросхему 74HC244 появится диалог из которого надо выбрать контакты питания и воткнуть их на схему, подключив соответствующе.

Причем, глядя на разводку, понимаешь, что питание лучше подключить после пофигистора, тогда роутинг прийдет туда, куда надо. И не придется круголять.

Теперь давай очертим плату и зальем все неиспользуемое место землей. Очерчиваем прям по печатной плате инструментом Wire, выбрав слой Dimension.

Затем берем инструмент Polygon, выбираем слой на который этот полигон надо положить (у нас Bottom) и рисуем его где нибудь рядышком с платой. Нарисуешь на плате — выделить его будет трудно — в фокус будут всякие детали лезть. Если кто знает как можно выделить элемент по имени дайте знать.

Итак, рисуешь где нибудь полигончик. Чтобы он стал таким пунктиром обозначенный. Затем хватаешь инструмент Info и тычешь в свежесозданный полигон. Настраиваешь параметры заливки:

• Polygon Pour — можно сделать сеточкой, ниже указыватеся шаг сетки
• Isolate — расстояние от полигона до дорожек. Ставится исходя из техпроцесса.
• Spacing — расстояние между линиями заливки. Если заливаем сеткой, а не сплошным полигоном.
• Orphans — заливка в том числе и изолированных кусков меди. Т.е. могут быть просто куски полигона ни к чему не подключенные.
• Thermals — делать термопереходы между полигоном и контактами. Однозначно включать, а то паять замучаешься.

Остальное ХЗ, кто знает подскажите:)

Затем хватаешь инструмент Name и называешь полигон именем GND (или как там у тебя называются нулевые точки). Все, теперь он является частью этой сети. Осталось его положить на плату. Берешь инструмент Move и натягиваешь его за уголки на нашу плату. Осталось нажать кнопочку Ratnest и полигон зальется, законтачившись на нужные выводы сам. Красота!

Шелкография
Осталось немного навести марафет. Выключи слои меди, чтобы не мешались. Делается это через кнопку Display

Вырубание слоя делается тыком по зеленому полю возле его имени. Отключи Bottom и Top, также выключи слои tValue и bValue. Должен получить такую картину:

Если не имеешь привычку лепить обозначения на плату с лицевой стороны (а лутом они получаются тоже замечательно, а если лаком залить так вообще красота неописуемая — ровные черные буковки!) то на этот этап можно забить. Я же последнее время полюбил:) Итак, у нас сейчас каша — все надписи лезут друг на друга и вообще не пойми что. Надо исправить. Выбирай инструмент Smash и тычь во все элементы подряд. При этом они разваливаются на составные части — собственно элемент и его надпись. Осталось схватить инструмент Move и растащить за крестики все надписи как тебе угодно. Да, их можно вращать, как и остальные элементы. Главное ничего не сдвинуть из деталек, только надписи!

Если собираешься делать плату на производстве, с надписями и масками, то настоятельно рекомендую включить слои маски tStop/bStop и растащить надписи так, чтобы они не попадали на участки маски (заштриховано). А то производственникам то пофигу, они сделают как пришлешь, а ты потом будешь волосы на жопе рвать — т.к. надписи на маску залезуть и придется их сколупывать.

Как то так должно получиться:

Слои
Я выше не раз и не два упоминал про какие то слои. Теперь пора в голове эту инфу утрясти. Дело в том, что орел он как фотошоп:) в нем все элементы идут по слоям. И также они импортируются (печатаются). У каждого слоя свое назначение и путать их настоятельно не рекомендуется. Сейчас я дам краткий ликбез по слоям, зачем они нужны и как пользуются. Могу ошибаться, но в целом верно. Если что не так поправляйте:))))

Слои прячутся под кнопочкой Display

Их там просто прорва, могут быть левые, но есть ряд основных и я их опишу.

• Top — медь сверху.
• Bottom — медь снизу.
• Vias — переходные дырки.
• Pads — пятачки.
• Unrouted — линии еще не разведенных связей.
• Dimension — габаритные размеры платы.
• tPlace/bPlace — посадочные места деталей, не закрывающие контактов. Можно наносить на шелкографию. t для Top слоя b для Bottom слоя.
• tOrigin/bOrigin — крестики центров деталей.
• tName/bName — слой с именами деталей. Шелкография которую можно наносить на плату. Даже в домашних условиях, тем же ЛУТом.
• tValue/bValue — слой с значениями деталей. Например номиналы резисторов. Иногда полезно, печатаешь его и получаешь готовую монтажную раскладку.
• tStop/bStop — важный слой. Граница паяльной маски. Паяльная маска это та самая зеленка, которой покрывают платы на заводе и которая скрывает все, кроме пятачков и площадок. Если не проследить, чтобы маска была где нужно и не была где не нужна, то можно получить мощный геморрой заказав плату на производстве. Отдирать маску задача та еще. Тем более под ней тебя будет ждать нелуженая медь и паять ее муторно. Лучше проследить, чтобы маска была верно выставлена. Особенно когда компоненты рисуешь сам. В домашних условиях почти не нужна. Хотя некоторые индивиды делают дома паяльную маску из фоторезиста. Имхо изврат.
• tCream/bCream — Маск по паяльной пасте. По этому слою делается спец маска по которой наносят паяльную пасту при автоматизированном монтаже. Можешь попробовать по ней вырезать и наносить пасту ракелем, а потом запекать плату в печи. У некоторых получается в домашних условиях.
• tFinish/bFinish — ХЗ
• tGlue/bGlue — маска по клею. Т.е. по этому слою делается спец маска по которой наносят клей для приклейки smd деталей перед монтажом. Для тебя скорей всего бесполезна. Нужна, пожалуй, только для автоматизированного монтажа.
• tTest/bTest — ХЗ
• tKeepOut/bKeepOut — габаритная зона деталей. Т.е. некое технологическое расстояние ближе которого детали нельзя ставить. Т.е. зоны Keep Out не должны пересекаться. Например, если слишком близко поставить резисторы, то автомат их не сможет поставить. Либо радиатор транзистора, который не даст поставить что либо другое. В общем, помогает определить границы деталей на плате.
• tRestrict/bRestrict — зона ограничения разводки. Если огородить участок платы полигном на Restrict то автороутер туда не сунется.
• Drill — Точки сверления.
• Holes — отверстия в плате
• Milling — точне не уверен, но похоже на скрайбирование.
• Document — ХЗ
• Reference — ХЗ
• tDocu/bDocu — контакты и расположение выводов. Чисто для наглядности.

EAGLE - это программа, которая позволяет проектировать многослойные печатные платы. Это профессиональное решение, которое состоит из четырех основных компонентов: модуля создания принципиальных схем, редактора печатных плат, модуля автоматической трассировки плат и удобного редактора библиотек с элементами. Стандартная библиотека, за работу с которой отвечает редактор, содержит массу контента, который будет полезен любому проектировщику. В ней присутствуют готовые шаблоны с цепями и схемами, макеты отдельных компонентов и микроконтроллеров, а также вспомогательные элементы вроде линий связи и дорожек питания.

Рабочая среда EAGLE построена таким образом, чтобы проектировщику приходилось обращаться к библиотеке как можно реже. Все основные компоненты проекта доступны во вспомогательном меню "Draw". После добавления компонента вы можете легко настроить его масштабы и положение. Для более точного позиционирования можно воспользоваться функцией отображения сетки. При работе с крупными проектами пригодятся функции ведения отчетов и поиска ошибок в схеме. К определенным компонентам разрешается применять глобальные стили. При внесении изменений в проект, они тут же применяются и к рисунку платы. Эта функция, как ни странно, отсутствует во многих других программах, предназначенных для проектирования печатных плат.

Огромными преимуществами данной САПР являются поддержка командной строки, скриптов и функции автоматического создания "бэкапов" проекта. Максимальный размер разрабатываемых в EAGLE плат составляет 1600/1600 мм, а количество слоев - 16. К сожалению, в демонстрационной версии размер и число слоев искусственно ограничено разработчиком.

Ключевые особенности и функции

• модуль для создания принципиальных схем с возможностью настройки сетки и удобным меню добавления основных компонентов;
• модуль автоматической трассировки печатных плат, поддерживающий огромное количество параметров;
• удобный редактор библиотеки компонентов;
• поддержка скриптов и командной строки;
• редактор печатных плат с функциями поиска ошибок и автоматического создания резервных копий проекта;
• инструменты нанесения шелкографической маркировки;
• поддержка плат, содержащих до шестнадцати слоев.

Ограничения бесплатной версии

• площадь проектирования ограничена 100x80 мм;
• доступно только два слоя;
• доступно только две схемы.

Cadsoft Eagle - это комплексное средство для разработки печатных плат , начиная с создания принципиальной электрической схемы и заканчивая созданием печатной платы и её трассировкой. Кроме этого, скачав программу, вы получите довольно большую библиотеку, содержащую множество стандартных и достаточно распространённых электронных компонентов.

Одним из основных достоинств данного пакета профессионалы выделяют полную синхронность изменений в проекте. К примеру, если вы изменили или удалили какой-либо компонент на схеме, это тут же отразится на рисунке платы. В таких программах, как ACCEL EDA, P-CAD и OrCAD необходимо постоянно контролировать весь проект, при малейших изменениях и на любом этапе работы. Кроме того, в EAGLE откат событий (UNDO) возможен на любое количество действий (такое не позволяет делать даже самый мощный на сегодняшний день CAD – ACCEL EDA).

EAGLE позволяет проектировать многослойные платы, содержащие до 16 слоёв и имеющие размеры до 4000x4000 мм при разрешающей способности 0,0001 мм. Систему единиц (дюймовую или метрическую) можно изменить на любой фазе работы с проектом без каких-либо потерь.

Программа включает в себя:
Schematic Module - модуль для создания принципиальных схем. Имеет удобный интерфейс, сетку для выравнивания компонентов и электрических линий, элементы для рисования на листе.
Layout Editor - редактор печатных плат. Позволяет размещать компоненты на будущей ПП, имеется проверка на наличие ошибок, вспомогательные линии для упрощения процесса ручной трассировки, средства для нанесения шелкографической маркировки на ПП.
Autorouter - модуль для автоматической трассировки печатных плат. Большое количество настроек позволяет повысить качество автотрассировки.
Library Editor - весьма гибкий и удобный редактор библиотек.

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). Причём две последних операции выглядят намного приятнее, чем в более продвинутых системах. Программа проверяет правильность дизайна и соединений так, что пользователь вообще не знает, что этим занимается какая-то посторонняя утилита. Следует отметить, что пользователю не приходится запускать для этого различные программные модули, как это сделано в P-CAD или ACCEL EDA - все переходы осуществляются внутри самой программы. Имеется также возможность заливки заданного пространства полигонами.

Информация о программе
Год выпуска: 2016
Сайт разработчика: cadsoftusa.com
ОС: Windows 7 / Windows 8 / 8.1 / 10
Язык интерфейса: Multilanguage / Русский
Лекарство / Medical: присутствует / is present (Portable - не требуется)
Размер:121.6 MB
Архив ZIP
Скачать: CadSoft Eagle 7.7.0 Ultimate + Portable (ML / RUS)

Год выпуска: 2014
Версия: 7.1.0
Платформа: Windows
Язык интерфейса: Многоязычный + Русский
Лекарство: Присутствует

Описание:

При помощи CadSoft Eagle Professional разрабатываются платы печатные, размер которых может быть до 1600 на 1600 мм, это 16 слоев, разрешение при этом составляет до 1:10000 мм. При этом задействованы три модуля, а также приличная библиотека со стандартными и довольно распространенными электронными компонентами, такими как микроконтроллеры, поэтому нет необходимости в рисовании в части изображения на схеме самому и в создании футпринтов для печатных плат. Во многих компонентах присутствуют краткие описания.

К стандартному комплекту поставки включены модули, которые проверяют, правильно ли подключена электрическая цепь и правильно ли расположены компоненты на плате. Эти операции выглядят значительно лучше по сравнению с более продвинутыми системами.

Наибольшим достоинством в данном пакете специалисты считают полную синхронизацию изменения в проектах. Если был изменен или удален один из компонентов на схеме, то сразу же это отобразится на рисунке самой платы. Например, программы «P-CAD», «ACCEL EDA», «OrCAD» при незначительных изменениях требуют постоянного контроля всего проекта. Помимо этого, CadSoft Eagle Professional позволяет вернуть неограниченное количество событий.

Подробное описание компонентов:

Schematic Module - модуль для создания принципиальных схем. Имеет удобный интерфейс, сетку для выравнивания компонентов и электрических линий, элементы для рисования на листе.

Layout Editor - редактор печатных плат. Позволяет размещать компоненты на будущей ПП, имеется проверка на наличие ошибок, вспомогательные линии для упрощения процесса ручной трассировки, средства для нанесения шелкографической маркировки на ПП.

Autorouter - модуль для автоматической трассировки печатных плат. Большое количество настроек позволяет повысить качество автотрассировки.

Library Editor - весьма гибкий и удобный редактор библиотек.

Операционная система: Windows® XP|Vista|7 & 8

Скачать CadSoft Eagle Professional 7.1.0 Final + RUS

• Похожие программы

– мощный инструмент для создания печатных плат, простой в освоении и в использовании. Он был создан в 1988 году, и сейчас им пользуются десятки тысяч энтузиастов по всему миру. Одна из его ключевых особенностей – в том, что он имеет бесплатный режим, которого с лихвой достаточно для разнообразных домашних и не очень проектов. Видимо, именно из-за этого режима он так популярен на Западе, где пиратство не столь популярно, а софтверным компаниям куда как легче подать в суд на незадачливого пирата. Ну а популярность, в свою очередь, помогла сформировать вокруг Eagle CAD большое сообщество энтузиастов, в большинстве своём с радостью помогающих друг другу и делящихся материалами – что, как по мне, является ещё одним аргументом в пользу его использования.

Каковы основные принципы работы в Eagle CAD?

1) Каждый проект состоит из двух частей – схема (schematics) и разводка платы (board). Любой проект выглядит так - сначала создаётся схема, а затем на её основе разводится плата. Схема с платой жёстко связаны - удаление элементов со схемы приведёт к удалению элемента с платы.

2) Каждая радио деталь состоит из двух частей – символ (symbol) и упаковка (package). По аналогии со схемой и разводкой платы, символ – это условное обозначение детали (используется на схеме), а упаковка – это её внешний вид (используется на плате).

3) Разводка платы в Eagle CAD состоит из слоёв. Так очень удобно работать – а ещё удобнее выводить на печать, поскольку можно просто отключить показывание одного слоя и тем самым убрать его с распечатки, точ­но так же, как, к примеру, в Photoshop.
Какие бывают слои?

1. Слои дорожек – то есть именно те места, где на плате нужно будет оставить медь. В бесплатной версии Eagle CAD можно делать максимум двухсторонние платы, соответственно, доступны только два слоя – верхний и нижний.

Верхний слой платы

Нижний слой платы

Слой контактных площадок

Все слои вместе + слой, отображающий границы печатной платы

2. Трафарет для сверления.

3. Слои текстовых обозначений – к примеру, номиналы и названия деталей, а также их форма и расположение.

4. Слои паяльной пасты и клея для поверхностного монтажа SMD компонентов

Как можно видеть, часть слоёв предназначены для удобства редактирования, часть обозначают дорожки, которые нужно вытравить на плате, часть предназначены для создания паяльной маски и сверления на производстве, а часть облегчают сборку на фабрике. Плату, созданную в Eagle CAD, можно считать готовой к отсылке на завод для производства - ведь большинство этих слоёв создаётся автоматически.

4) Любые компоненты для создания плат группируются в библиотеки. Разделение довольно логичное, и компоненты довольно просто найти, запомнив основные библиотеки с самыми популярными компонентами и используя как встроенный в Eagle CAD поиск по компонентам, так и Google.

Собственно, это все основные принципы работы. В качестве примера покажу, как легко сделать печатную плату в Eagle CAD на примере простого мультивибратора на основе LM555. Схема мультивибратора с двумя светодиодами:

Именно её мы и будем воплощать в жизнь. Прежде всего, запускаем Eagle CAD.

Это - так называемая панель управления. Здесь содержатся библиотеки, скрипты и уже существующие проекты - в стандартной поставке есть пара проектов для примера. Я очень советую их осмотреть, просто для того, чтобы увидеть, что позволяет Eagle CAD, но сейчас не будем терять на них время и приступим к созданию нашей платы. Начнём новый проект и дадим ему имя:

Создание платы в Eagle CAD состоит из трёх этапов:

1. Поиск компонентов для нашей схемы в библиотеках
2. Создание схемы
3. Создание платы на основе схемы

Начинаем с поиска компонентов. Посмотрим на схему и составим список:

• NE555D - находится в библиотеке linear.lbr
• Светодиод 5мм (2x) - находятся в библиотеке led.lbr
• Два контакта для источника питания - находятся в библиотеке pinhead.lbr
• Четыре резистора (4x) - находятся в библиотеке rcl.lbr
• Один электролитический конденсатор - находится в библиотеке rcl.lbr
• Также нужна библиотека supply1.lbr - в ней символы земли и питания, просто для ясности в схеме.

Вышеуказанные библиотеки - все, которые могут нам понадобиться, но по умолчанию Eagle CAD активизирует все библиотеки - а их очень много. Лишние библиотеки будут только мешать в поиске компонентов, а по одной деактивизировать их - слишком долго, поэтому я делаю так - сначала говорю отключить все библиотеки, а потом просто активизирую нужные.

1) Отключаем все библиотеки (правой кнопкой мыши по Libraries -> Use none):

2) Активизируем нужные. Список нужных библиотек:

• linear.lbr
• led.lbr
• pinhead.lbr
• rcl.lbr
• supply1.lbr

Пролистываем список Libraries и активизируем библиотеки по одной (правой кнопкой мыши + Use):

Возвращаемся в верх списка, сортируем по второй колонке (где зелёные отметки, обозначающие статус), проверяем:

Теперь можем приступать к схеме нашего проекта. Прокручиваем в низ контрольной панели, находим там наш проект, щёлкаем правой кнопкой мыши и выбираем New->Schematic:

Перед нами предстаёт прекрасное в своей минималистичности рабочее поле.

Слева - наши рабочие инструменты. Сначала - добавляем компоненты из выбранных нами библиотек. Для добавления используется инструмент "Add":

Открывается меню, в котором нужно найти требуемую деталь. Сначала выбираем микросхему 555 - идём по пути linear.lbr → *555 → NE555D.

Выбираем, щёлкаем на "Ок" внизу и получаем в своё распоряжение силуэт микросхемы:

Переносим его мышкой в центр и щёлкаем. Силуэт отпечатывается на схеме, и первый элемент добавлен. Теперь необходимо это повторить для всех остальных элементов. Пути для поиска:

• linear.lbr → *555 → NE555D
• led.lbr → LED → LED5MM (2 раза)
• pinhead.lbr → PINHD-1X2 → PINHD-1X2
• rcl.lbr → R-EU_ → R-EU_0207/10 (4 раза)
• rcl.lbr → CPOL-EU → CPOL-EUE2.5-6
• supply1.lbr → VCC
• supply1.lbr → GND

Во время перемещения силуэт можно поворачивать вокруг своей оси правым щелчком мыши. Итак, все элементы добавлены:

Приближать-отдалять поле можно колёсиком мышки, во время этого имеет значение положение курсора внутри поля с элементами. Можно также использовать клавиши "Zoom" на верхней панели.

Теперь нужно их расположить так, чтобы было удобно проводить между ними соединения. Опять смотрим на нашу принципиальную схему:

Берём инструмент перемещения (), и перемещаем элементы так, чтобы их расположение было логичным:

После этого нужно провести соединения. Берём инструмент Net (Draw an electrical connection) в панели инструментов слева внизу:

Проводим соединение между двумя пунктами. Подключим-ка верхний вывод резистора R2 к питанию. Щёлкаем мышкой на одном конце символа VCC, и за курсором начинает тянуться угловатая зелёная линия. Проводим эту линию до вывода резистора и щёлкаем на его конце. Вуаля! Линия отцепилась от курсора и соединяет символы VCC и R2.

Правила ведения линии:

Проводим следующее соединение - до коннектора для источника питания:

Затем проводим все остальные, как показано на гифке ниже.

Готовая схема:

Схема готова, теперь можно делать плату. В верхнем (горизонтальном) меню выбираем кнопку Generate/Switch to board ():

Соглашаемся с выскочившим окошком:

И перед нами предстаёт чёрное поле.

Прямоугольник на поле - ограничение бесплатной версии Eagle CAD, ну и заодно является границами нашей платы. Пока его не трогаем, а просто перетаскиваем все элементы внутрь него, куда-нибудь в левый верхний угол. Инструмент Move () - на своём месте в панели инструментов слева. При перетаскивании желательно придерживаться изначальной схемы - она довольно понятно нарисована:

Элементы на своих местах:

Печально, что я так перепутал резисторы местами - имена на изначальной схеме не соответствуют именам на нашей схеме и плате. Ну да ничего, это уже не так важно - соединения расставлены корректно, это главное.

Как можно понять, жёлтые линии - это соединения согласно схеме. Во время редактирования платы мы не можем менять соединения, это можно сделать, только вернувшись к схеме. Во время редактирования платы можно только проводить\стирать дорожки на плате, но никак не менять саму схему. Если нужно будет вернуться к схеме и поменять соединения там, нужно помнить, что все изменения в схеме тут же отражаются и в плате - если мы удалим элемент на схеме, то он тут же пропадёт с платы.

Теперь приступим к разводке платы. Для простых плат легче всего использовать автоматическую разводку (Autorouter). Это встроенная в Eagle CAD функция, которая автоматически проводит дорожки. Лезем в меню Tools и выбираем пункт Autorouter:

Этот инструмент имеет множество настроек, в которые можно попытаться вникнуть, но нам понадобятся только две. Так как у нас односторонняя плата и вторую сторону проводить из-за простой платы точно нет смысла, в колонке "Preferred Directions" разрешим все направления дорожек на нижнем слое и запретим проводить дорожки через верхний слой:

Нажимаем "Ок" и лицезреем разведённую плату:

Все дорожки проведены, можно расслабиться. Однако стоит заметить, что автоматическая разводка не всегда работает как надо - порой она проводит пару дорожек не самым оптимальным путём, отгораживая путь для всех остальных дорожек, а затем не может найти способ провести дорожки, которым сама перегородила путь, выдаёт ошибку и останавливается. Тогда приходится вмешиваться самому - удалять то, что нагородила автоматическая разводка и как-либо уводить в сторону проблемные дорожки.

Для практики - берёмся за инструменты и пробуем провести все дорожки сами.

Используем два инструмента - Route и Ripup (на картинке активизирован Ripup). Первый рисует дорожку, второй - удаляет неправильно нарисованную. Берём инструмент Route и разводим дорожки по одной. Принципы и правила в основном те же самые, что и для разводки соединений в схеме, но есть пара дополнительных:

1. Eagle не даст провести дорожку между двумя контактами, если она не проведена на схеме. Если контакты не соединены на схеме, то, даже если провести через них дорожку, её не получится просто так закончить. Кстати, если дорожка даже после клика на последнем контакте тянется дальше, значит, что-то проведено не так.
2. Если два сегмента почти соединены, но жёлтая линия для их соединения где-то в другом конце схемы - советую откатиться на несколько шагов и провести линии в другом порядке
3. Не бойтесь проводить линии между выводами компонентов. Можно спокойно провести дорожку между двумя выводами светодиода или резистора, ну или ножками микросхемы.

Разводим линии точно так же, как и соединения на схеме. И... Внезапно безвыходная ситуация - нет пути для разводки одной линии:

Что делать? Можно вернуться в схему и добавить пару перемычек. Но ситуация вроде не безвыходная, значит, можно обойтись без перемычек - просто стираем пару дорожек инструментом Ripup, проводим ранее непроводящуюся и думаем, как провести те, которые стёрли. Кстати, предлагаю вернуться к результату автотрассировки и посмотреть, как эта дорожка проведена там - часто помогает =)

Процесс разводки платы (пошагово, гифка):

Итак, плата закончена. Теперь инструментом Move меняем размеры рамки вокруг платы так, чтобы она была именно что рамкой, а не прямоугольником, внутри которого где-то там в углу находится плата:

Теперь нужно вывести плату на печать. Как? Просто отключить все лишние для платы слои и выслать на печать.

Кнопка меню слоёв:

Нажимаем, в меню деактивизируем все слои (нажимаем None внизу), а затем выбираем слои Bottom, Pads и Dimension и активизируем их (двойной щелчок, выбрать Displayed и нажать Ок):

Готово. Выводим на печать (File -> Print). В графе Options нужно выбрать пункты:

• Mirror - отзеркаливание платы, необходимо для корректного перевода тонера на плату - иначе придётся запаивать микросхемы вверх ногами =)
• Black - чёрно-белый режим
• Solid - принудительное заполнение всех участков одним цветом, убирает всякие штриховки и тому подобное

Не забудьте выбрать нужный принтер! К слову, Eagle поддерживает печать в PDF и она уже встроена в редактор - можно выбрать Print to PDF в списке принтеров.

В итоге - плата готова и можно переводить её на текстолит.

(масштаб не соблюдён, плата просто для примера)

Надеюсь, что эта статья понятна и поможет начать работу в Eagle CAD без каких-либо затруднений. Не забывайте, что в сети доступно большое количество материалов по этой системе, поэтому будет достаточно легко искать все необходимые для работы материалы и знания. Исходные файлы для тренировки можно найти в архиве под статьёй вместе с PDF-файлом с распечаткой платы. Удачной работы в Eagle CAD!

Следующая часть цикла уроков по работе с Eagle CAD: