Pcbnew

Pcbnew jest potężną aplikacją do trasowania obwodów drukowanych, dostępną zarówno dla systemów Linux, Windows oraz OS X. Pcbnew jest zwykle używany razem z programem do edycji schematów ideowych Eeschema by na ich podstawie tworzyć obwody drukowane.

Pcbnew zarządza też bibliotekami footprintów. Każdy fooprint jest rysunkiem fizycznych komponentów zawierający jego "odcisk" - czyli układ wyprowadzeń zapewniający połączenia ze składnikiem. Wymagane footprinty są ładowane automatycznie podczas wczytywania listy sieci. Dowolna zmiana footprintów lub renumeracja może być zmieniona na schemacie i przekazana do Pcbnew poprzez ponowne wygenerowanie listy sieci i wczytanie jej ponownie.

Pcbnew posiada narzędzie do sprawdzania reguł projektowych (DRC), które zapobiega niestosowaniu minimalnych odległości pomiędzy ścieżkami lub polami lutowniczymi, jak i błędnemu prowadzeniu ścieżek, mogących tworzyć połączenia nie będące na liście sieci/schemacie. Podczas korzystania z interaktywnego routera DRC ciągle monitoruje zasady projektowania i pomaga automatycznie sprawdzać trasy poszczególnych ścieżek.

Pcbnew zapewnia możliwość wyświetlania linii prowadzących (ratsnest), łączących poszczególne footprinty zgodnie z połączeniami na schemacie. Połączenia te są śledzone dynamicznie, nawet podczas przesuwania ścieżek i footprintów.

Pcbnew umożliwia w pełni manualne oraz półautomatyczne trasowanie ścieżek, dzięki wbudowanemu routerowi z możliwością omijania lub rozpychania istniejących ścieżek, tzw. router Push and Shove. Eksport oraz import w formacie SPECCTRA DSN pozwala korzystać również z zaawansowanych zewnętrznych auto-routerów.

Pcbnew udostępnia opcje specjalnie do produkcji układów przeznaczonych dla bardzo wysokich częstotliwości (takich jak pola lutownicze trapezoidalne i o złożonej postaci, automatyczne tworzenie płaskich cewek na obwodzie drukowanym…).

Najmniejszą jednostką projektową w programie Pcbnew jest 1 nanometr. Wszystkie wymiary są zapisywane jako całkowite nanometry.

Pcbnew może operować na 32 warstwach miedzi oraz 14 warstwach technicznych (m.in. warstwy opisowe, soldermaski, warstwy kleju, pasty lutowniczej i krawędziowej) plus 4 pomocnicze warstwy (rysunkowa i komentarzy) oraz zarządza w czasie rzeczywistym połączeniami pomocniczymi (ratsnest) dla nieistniejących jeszcze ścieżek.

Wyświetlanie elementów PCB (ścieżki, pola lutownicze, tekst, rysunki.) może zostać spersonalizowane:

Przy skomplikowanych obwodach, wyświetlanie warstw, pól miedzi, elementów może zostać wyłączone w sposób selektywny dla polepszenia czytelności zawartości ekranu. Połączenia lub ścieżki mogą też być podświetlone by wyróżniały się na obwodzie drukowanym.

Footprinty mogą być obracane o dowolny kąt, z krokiem 0,1 stopnia.

Pcbnew zawiera Edytor Footprintów, który pozwala na edycję poszczególnych footprintów, które istnieją na obwodzie drukowanym lub w bibliotekach.

Edytor Footprintów pozwala na użycie kilku narzędzi, które mogą oszczędzić czas poświęcony na tworzenie footprintów:

Pola lutownicze mają różne właściwości, które można regulować. Pola mogą być okrągłe, prostokątne, owalne lub trapezowate. Dla elementów THT otwór przelotowy może być przesunięty wewnątrz pola i może być okrągły lub owalny (slot). Poszczególne pola można także obracać i mogą posiadać unikalną soldermaskę, sieć, lub prześwit pasty. Pola mogą również mieć połączenia termiczne dla ich łatwiejszego lutowania. Dowolna kombinacja unikalnych pól może być umieszczona w danej obudowie.

Pcbnew w bardzo prosty sposób może wygenerować wszystkie potrzebne dokumenty produkcyjne:

Z powodu różnorodności kontroli nad programem, wymagane jest posiadanie myszy trójprzyciskowej do pracy w Pcbnew. Wiele funkcji, jak np. panoramowanie widoku będzie wymagało trzeciego klawisza.

W nowym wydaniu programu KiCad, w Pcbnew zostały wprowadzone gruntowne zmiany zaproponowane przez deweloperów z CERN. Obejmuje to takie funkcje jak: nowy renderer (tryby wyświetlania OpenGL i Cairo), Interaktywny router z rozpychaniem ścieżek, pozwalający na trasowanie par różnicowych i dostrajania ich długości przez wprowadzanie meandrów, przebudowany Edytor Footprintów i wiele innych funkcji. Należy pamiętać, że większość z tych nowych funkcji może pracować tylko w nowych trybach wyświetlania OpenGL i Cairo.

Procedura instalacji została opisana w dokumentacji programu KiCad Manager.

Domyślny plik konfiguracji: kicad.pro jest dostarczany w katalogu kicad/share/template. Jest on używany jako początkowa konfiguracja dla wszystkich nowych projektów.

Plik konfiguracji można zmodyfikować według potrzeb, szczególnie jeśli chodzi o zmianę listy dostępnych bibliotek.

Aby wykonać modyfikację tego pliku:

Listę bibliotek można dostosować do potrzeb projektu za pomocą okna dialogowego wywoływanego z menu Ustawienia:

Poniższy rysunek ukazuje okno dialogowe pozwalające na ustawienie listy aktywnych bibliotek:

W oknie tym należy dodać wszystkie biblioteki, które zawierają footprinty potrzebne dla aktywnego projektu. Należy również usunąć nieużywane biblioteki z nowych projektów by zapobiec konfilktom nazw. Należy pamiętać, że istnieje problem z listą bibliotek footprintów, gdy istnieją zduplikowane nazwy footprintów w wielu bibliotekach naraz. Gdy wystąpi taka sytuacja, footprint taki będzie odczytywany z pierwszej biblioteki znajdującej się na liście. Jest to pewna niedogodność (Nie można załadować właściwego footprintu), którą można rozwiązać zmienając kolejność na liście biblioteki za pomocą przycisków "Góra", "Dół" obok listy bibliotek lub nadać footrintowi unikalną nazwę używając edytora footprintów.

Począwszy od wersji 4.0, Pcbnew nie będzie używał narzędzia do konfiguracji bibliotek opierającego się wyłącznie na ścieżkach dostępu. Nowa implementacja tego narzędzia opiera się na tabeli bibliotek footprintów. Informacje z poprzedniej sekcji w tej wersji już nie są obowiązujące. Okno zarządzania bibliotekami jest dostępne przez:

Poniższy rysunek pokazuje okno dialogowe z wspomnianą tabelą. Aby go wywołać należy użyć polecenia "Zarządzanie bibliotekami footprintów" z menu Ustawienia.

Tabela bibliotek footprintów jest używana do mapowania plików bibliotek obsługiwanych przez program do ich nazw skrótowych. Nazwa skrótowa jest używana do wyszukiwania footprintów zamiast poprzedniej metody z wyszukiwaniem plików zgodnie z ustalonym układem ścieżek dostępu. Pozwala to programowi Pcbnew na dostęp do footprintów za pomocą tej samej nazwy w różnych bibliotekach gwarantując tym samym, że właściwy footprint zostanie załadowany z odpowiedniej biblioteki. Pozwala to również na obsługę bibliotek pochodzących z innych programów (z pomocą wtyczek) EDA, takich jak np. Eagle czy gEDA.

Pcbnew udostępnia wiele różnych poleceń, które mogą być uruchamiane za pomocą:

Poniższy obrazek ilustruje niektóre z możliwości dostępu do poleceń:

W czasie tworzenia obwodu drukowanego kursor przesuwa się po siatce. Siatkę tą można włączyć lub wyłączyć z lewego panelu.

Dowolną predefiniowaną, bądź zdefiniowaną przez użytkownika siatkę można wybrać z listy rozwijanej pod głównym paskiem narzędzi lub z menu podręcznego. Siatkę użytkownika można zdefiniować z poziomu menu w Wymiary → Siatka użytkownika.

Poziom powiększenia może zostać zmieniony w następujący sposób:

Pozycja kursora jest wyświetlana albo w calach (inch lub ``) lub w milimetrach (mm) zgodnie z wyborem wyświetlanych jednostek na lewym pasku opcji.

Niezależnie od wybranych jednostek Pcbnew zawsze pracuje z dokładnością 1 nanometra.

Pasek statusu wyświetlany na dole okna aplikacji zawiera następujące informacje:

Dodatkowo pozycję względną kursora można wyświetlać jako współrzędne polarne (promień + kąt). Zmiany sposobu wyświetlania pozycji względnej przełączyć za pomocą odpowiedniej opcji na lewym pasku opcji.

Wiele poleceń jest dostępnych bezpośrednio z klawiatury. Wybór może być wykonany zarówno w trybie małych jak i wielkich liter. Wiele skrótów jest pokazywany w menu. Niektóre skróty które nie występują jawnie to:

Operacje takie jak: przesuwanie, przerzucanie (na inną warstwę), kopiowanie, obracanie oraz kasowanie zawartości bloku są dostępne z menu podręcznego. Dodatkowo można też dokonać przybliżenia obszaru zaznaczonego jako blok.

Ramka zaznaczenia bloku jest rysowana poprzez przesunięcie kursora myszą razem z wciśniętym jej lewym klawiszem. Operacja związana z wyborem bloku jest przeprowadzana po zwolnieniu klawisza.

Naciskając i przytrzymując jeden z klawiszy Shift, Ctrl, lub oba razem, lub Alt, podczas rysowania zaznaczenia automatycznie wybiera jedną z opcji: przesuwanie, przerzucanie, obrót lub kasowanie zawartości bloku:

Dla każdej operacji blokowej okno wyboru pozwala na działania, które będą ograniczać się tylko do niektórych elementów.

Każde z powyższych poleceń może zostać anulowane przez to samo menu podręczne lub przez naciśnięcie klawisza Esc.

Przy wyświetlaniu rozmiarów są używane dwie jednostki miar: cal oraz mm zgodnie z wybraną opcją , którą można znaleźć na lewym panelu opcji. Jednakże można również wprowadzać dane także w innych dostępnych jednostkach gdy wprowadzana jest nową wartość.

Należy przy tym stosować się do pewnych zasad:

Pasek menu pozwala na dostęp do poleceń związanych z plikami (jak odczyt i zapis), opcjami konfiguracyjnymi, drukowaniem oraz rysowaniem z pomocą ploterów, jak również dostęp do plików pomocy.

Ten pasek narzędziowy daje bezpośredni dostęp do najważniejszych funkcji programu Pcbnew.

Ten pasek narzędzi daje dostęp do podstawowych narzędzi edycji PCB:

Lewy panel umożliwia szybką zmianę najczęściej używanych opcji.

Kliknięcie prawym klawiszem przywołuje menu podręczne, którego zawartość zależna jest od elementu nad jakim obecnie znajduje się kursor.

Menu to daje natychmiastowy dostęp do:

Poniższe zrzuty ekranowe ukazują jak wyglądać będzie menu podręczne.

Pcbnew posiada trzy podstawowe tryby pracy, które można wybrać z poziomu głównego paska narzędzi. Tryby te zmieniają postać menu podręcznego.

Schemat jest łączony z Pcbnew z pomocą pliku listy sieci, która normalnie jest tworzona przez program do edycji schematów. Pcbnew akceptuje listy sieci w formatach Eeschema lub ORCAD PCB 2. Lista sieci jaka jest generowana przez program do edycji schematu jest zwykle niekompletna, gdyż nie ma w niej zawartej informacji o footprintach jakie będą posiadać poszczególne komponenty na PCB. W konsekwencji potrzebny jest plik pośredni, który zawierał będzie odpowiednie połączenia pomiędzy komponentami a ich footprintami. Do tego celu służy program CvPcb, który może generować pliki *.cmp. Program ten uaktualnia także listę sieci używając informacji o powiązaniach footprintów.

CvPcb może również tworzyć pliki numeracji wstecznej *.stf, które mogą być ponownie wczytane do schematu w celu zmodyfikowania pola Obudowa w każdym z komponentów, skracając tym samym czas potrzebny na wypełnianie tego pola przy edycji schematu. W programie Eeschema podczas kopiowania komponentów, kopiowane są również informacje zawarte w tym polu, a oznaczenia zostają przywrócone do stanu sprzed numeracji dla późniejszego procesu auto-numeracji przyrostowej.

Pcbnew odczytuje zmodyfikowany plik z listą sieci .net i, jeśli istnieje, plik .cmp. W przypadku footprintu zmienionego bezpośrednio w Pcbnew, plik .cmp jest automatycznie uaktualniany co pozwala na jego wykorzystanie przy numeracji wstecznej w programie Eeschema.

Proszę spojrzeć na rysunek w podręczniku "Pierwsze kroki w programie KiCad" w sekcji Schemat pracy w programie KiCad, który ilustruje jak poruszać się w programie KiCad i jakie pliki są wymieniane pomiędzy aplikacjami wchodzącymi w skład pakietu.

Po stworzeniu potrzebnego schematu by rozpocząć pracę nad odwodem drukowanym należy:

Pcbnew po tych operacjach automatycznie załaduje wskazane footprinty. Footprinty te będzie można porozmieszczać na obwodzie drukowanym manualnie lub automatycznie, a później wytrasować łączące je ścieżki.

Gdy schemat został zmieniony, należy ponownie wykonać następujące kroki:

Po wykonaniu tych kroków Pcbnew załaduje automatycznie wszystkie nowe footprinty, doda nowe połączenia z listy sieci oraz usunie niepotrzebne już połączenia. Proces te zwie się renumeracja i jest zwykłą procedurą gdy tworzony jest PCB lub jest on uaktualniany.

Pcbnew może pracować na 50 rożnych warstwach:

By uruchomić narzędzie Ustawień warstw z menu głównego, wybierz Reguły projektowe → Opcje warstw.

Liczba dostępnych warstw miedzi, ich nazwy lub funkcje są konfigurowane w tym oknie. Można również wyłączać nieużywane warstwy techniczne.

Wybór aktualnie aktywnej warstwy może być przeprowadzony na kilka sposobów:

W przypadku pracy w trybie Ścieżek i autoroutingu, (aktywna jest ikona na głównym pasku narzędzi), menu podręczne dostarcza dodatkowych opcji związanych z wyborem pary warstw, na której stawiane będą przelotki:

Po wybraniu polecenia Wybierz parę warstw, otworzy się dodatkowe okno, gdzie będzie można przypisać wirtualnym warstwom Górnej i Dolnej odpowiednie warstwy sygnałowe, które będą łączone za pomocą przelotek.

Przy umieszczaniu przelotki na warstwie roboczej (aktywnej), warstwa ta zostaje automatycznie przełączona na jej alternatywną warstwę w wybranej wcześniej parze warstw dla przelotek.

Przelotki są również wstawiane automatycznie podczas trasowania ścieżek, gdy nastąpi zmiana warstwy roboczej za pomocą klawiszy skrótów.

Tryb ten jest włączany za pomocą ikony (na lewym panelu opcji).

W trybie tym, aktywna warstwa jest wyświetlana swoim własnym kolorem, natomiast pozostałe warstwy są wyświetlane w odcieniach szarości.

Zwykle taki tryb wyświetlania jest użyteczny w dwóch przypadkach:

Bardzo często niezbędne jest poprawienie płytki po dokonaniu zmian na schemacie.

Błyskawiczna zamiana footprintu (lub kilku identycznych footprintów) na nowe footprinty jest często bardzo użyteczna. Cały proces jest bardzo prosty.

Opcje powiązane z zamianą footprintów:

Przy zmianach footprintów dostępne są dodatkowe opcje:

Podczas przesuwania footprintów, można wyświetlić tzw. ratsnets (czyli linie pokazujące połączenia), które wspomagają proces ustawiania elementów. By włączyć tą funkcję należy kliknąć i aktywować ikonę znajdującą się na lewym pasku narzędzi.

Należy wybrać footprint z pomocą prawego przycisku myszy, a następnie wybrać polecenie "Przesuń" z menu podręcznego. Później korzystając z myszy przesunąć footprint nad odpowiednią pozycję i umieścić go klikając lewym przyciskiem myszy. W razie potrzeby wybrany footprint można obracać, odwracać lub poddawać edycji. Aby przerwać operację należy wybrać z menu podręcznego polecenie Anuluj.

Tutaj można zobaczyć footprint z aktywnymi liniami wspomagającymi podczas jego przesuwania.

Układ elementów po rozmieszczeniu footprintów może wyglądać w ten sposób:

Generalnie, footprinty mogą być przesuwane tylko jeśli nie zostały "zablokowane". Atrybut ten może zostać wyłączony lub włączony z podręcznego menu (rozwijane prawym klawiszem myszy nad footprintem) podczas trybu automatycznego przesuwania footprintów lub z pomocą "Właściwości" footprintu.

Jak wspomniano w poprzednim rozdziale, nowe footprinty ładowane podczas odczytywania listy sieci zostaną umieszczone w jednym miejscu na płytce. Pcbnew jednak udostępnia narzędzia do automatycznego rozmieszczenia footprintów, co ułatwi proces wyboru i ustawiania footprintów.

Jeśli pod kursorem znajduje się footprint:

Jeśli pod kursorem nie znajduje się żaden footprint:

W obu przypadkach dostępne są następujące polecenia:

Opcje główne można dostosować z pomocą menu Ustawienia → Główne:

Wywołanie tego polecenia spowoduje wyświetlenie okna z ustawieniami, a w nim szereg opcji (Nas w tej chwili interesują te w grupie Opcje):

Dla ścieżek dostępne są następujące opcje:

Pcbnew pozwala na zdefiniowanie parametrów trasowania ścieżek dla każdej z sieci. W rzeczywistości taka funkcjonalność byłaby kłopotliwa, zatem wprowadzono system grupowania podobnych sieci.

Dla pojedynczej klasy można zdefiniować:

Trasowanie manualne jest zalecane, a to dlatego, że jest to jedyna metoda oferująca pełną kontrolę nad priorytetami trasowania ścieżek. Przykładowo, preferowane jest rozpoczęcie trasowania od ścieżek zasilania, tak by miały one właściwą szerokość, odpowiednio krótką długość oraz były znacząco odseparowane od ścieżek sygnałowych (dla sygnałów analogowych lub cyfrowych). A następnie należy trasować newralgiczne ścieżki. Pośród innych problemów, automatyczne trasowanie ścieżek często wymaga wielu przelotek. Jednak automatyczne trasowanie może być przydatne w pozycjonowaniu footprintów. Wraz z nabywaniem doświadczenia, prawdopodobnie dla wielu początkujących projektantów stanie się jasne, że automatyczne trasowanie jest przydatne do szybkiego trasowania "oczywistych ścieżek", jednak pozostałe ścieżki najlepiej jest trasować ręcznie.

Pcbnew oferuje parę ułatwień przy trasowaniu manualnym. Może na przykład wyświetlać połączenia wspomagające (ratsnest), jeśli opcja na lewym panelu jest aktywna.

Narzędzie pozwala na podświetlanie wybranej sieci (wystarczy tylko kliknąć na ścieżkę lub na pole lutownicze należący do danej sieci)

Nad procesem trasowania ścieżek czuwa również DRC, które sprawdza ścieżki podczas ich trasowania w czasie rzeczywistym i nie dopuści do tworzenia ścieżek, które nie spełniają reguł DRC. Można wyłączyć DRC za pomocą ikony na lewym pasku narzędzi, ale jest to niezalecane i w sumie niebezpieczne. Opcja ta powinna być wyłączana tylko w szczególnych przypadkach.

Po kliknięciu na ścieżce lub polu lutowniczym, Pcbnew automatycznie wybiera odpowiednią klasę połączeń i szerokość ścieżki oraz rozmiar przelotki pochodzić będzie z parametrów tej klasy.

Jak wcześniej zostało zauważone, "Edytor Reguł globalnych" posiada narzędzie do wprowadzenia dodatkowych rozmiarów ścieżek i przelotek.

Przed użyciem Routera Interaktywnego, należy ustawić dwie rzeczy:

By aktywować router należy nacisnąć przycisk Router Interaktywny lub klawisz X. Kursor zmieni swą postać, a nazwa wybranego narzędzia pojawi się na pasku statusu.

By rozpocząć ścieżkę należy kliknąć na dowolnym elemencie (polu lutowniczym, ścieżce lub przelotce) lub przez ponowne naciśnięcie klawisza X w czasie gdy kursor myszy znajdować się będzie nad tym elementem. Nowa ścieżka użyje nazwy sieci takiej jak początkowy element. Klikając lub wciskając X w pustym miejscu rozpocznie ścieżkę, ale nie będzie ona posiadać przypisanej nazwy sieci.

Przesuwanie kursora myszy definiuje kształt ścieżki. Router będzie starał się podążać szlakiem myszy, otaczając nieprzesuwne przeszkody (takie jak pola lutownicze) i w zależności od trybu rozchylać kolidujące ścieżki/przelotki. Cofnięcie kursora myszy spowoduje, że rozchylone elementy powracają z powrotem na swoje dawne pozycje.

Klikając na polu/ścieżce/przelotce należącej do tej samej sieci kończy trasowanie. Klikając w pustym miejscu kończy poprzedni segment i rozpoczyna nowy od tego miejsca.

By zatrzymać trasowanie i anulować wszystkie zmiany (rozsunięcie ścieżek, przelotek, itd.), należy nacisnąć Esc.

Naciskając V lub wybierając Wstaw przelotkę na wylot z menu kontekstowego podczas trasowania dołącza przelotkę na końcu prowadzonej ścieżki i pozwala ją przesuwać. Naciskając ponownie V można pozbyć się przelotki na końcu ścieżki. Kliknięcie stawia taką przelotkę w miejscu kliknięcia, a trasowanie jest kontynuowane (ale na innej warstwie).

Naciskając klawisz / lub wybierając Przełącz nachylenie ścieżki z menu kontekstowego zmienia sposób załamania dwóch sąsiadujących ze sobą segmentów gdy punkt początkowy i końcowy prowadzonej ścieżki nie leżą w tej samej linii.

Istnieje kilka możliwości wcześniejszego wyboru rozmiaru ścieżki/przelotki lub zmiany tego rozmiaru podczas trasowania:

Router umożliwia przeciąganie segmentów, załamań ścieżek i przelotek. By przeciągnąć element, należy kliknąć na niego z wciśniętym klawiszem Ctrl, najechać na niego i nacisnąć G lub wybrać polecenie Przeciągnij Ścieżkę/Przelotkę z menu podręcznego. Zakończyć przeciąganie można poprzez ponowne kliknięcie lub użycie klawisza Esc.

Zachowanie routera może być skonfigurowane za pomocą menu kontekstowego wywoływanego przez wciśnięcie klawisza E lub przez wybranie polecenia Opcje routera z menu kontekstowego w trybie prowadzenia ścieżki. Menu to będzie wyglądać następująco:

Dostępne opcje to:

Połączenia pól lutowniczych (oraz ścieżek) wykonanych w postaci wypełnionej strefy są testowane przez DRC. Dlatego też strefy muszą zostać wypełnione (nie tylko utworzone) by mogły połączyć pola lutownicze znajdujące się w tej samej sieci. Pcbnew używa obecnie segmentów ścieżek lub płaszczyzn do wypełniania stref.

Każda z tych opcji ma swoje zalety jak i wady, na przykład główną wadą jest czas przerysowywania obszaru roboczego na słabszych komputerach. Końcowy rezultat jest zawsze taki sam.

Z powodu czasu jaki zajmuje wypełnienie strefy, wypełnianie nie jest wykonywane na bieżąco po każdej zmianie, lecz w przypadku:

Strefy muszą być ponownie wypełnione po zmianach w prowadzeniu ścieżek lub przy zmianach punktów lutowniczych. Strefy (zazwyczaj pola masy lub pola zasilania) są podłączone z jedną wybraną siecią.

Dlatego też, przy tworzeniu strefy należy:

Pcbnew próbować będzie wypełnić strefę w całości i zwykle nie będzie ona posiadać żadnych niepołączonych bloków. Jednak może się zdarzyć, że z powodu przeszkód niektóre fragmenty pozostaną niewypełnione. Strefy nie posiadające przypisanej sieci nie są czyszczone i mogą posiadać oddzielne wysepki.

Po narysowaniu obrysu należy wybrać:

Strefa odcięta musi być częścią innej strefy wypełnienia. Jest to warunek obowiązkowy. Zatem przed rozpoczęciem definiowania strefy odciętej musi istnieć już obrys strefy wypełnienia. Dodawanie strefy odciętej jest przeprowadzane podobnie jak dodawanie strefy wypełnienia, z tą różnicą, że stanowić ona będzie obszar niewypełniony:

Jest kilka sposobów by zmodyfikować obrys strefy:

W przypadku nałożenia się stref na siebie zostaną one odpowiednio połączone razem.

Aby przesunąć jeden z narożników lub krawędź strefy, należy kliknąć prawym klawiszem na wybrany element obrysu strefy i wybrać odpowiednie polecenie.

Poniższy rysunek ukazuje zachowanie obrysu strefy odciętej podczas przeciągania narożnika:

Po zakończeniu polecenia strefa powinna wyglądać tak:

Ponieważ obrysy strefy spotkały się w dwóch miejscach nastąpiło odjęcie obrysu strefy odciętej od strefy wypełnienia.

Parametry narysowanych stref można zmieniać przez kliknięcie prawym klawiszem na obrys strefy, oraz użycie polecenia "Edytuj parametry strefy". Początkowe parametry mogą zostać wprowadzone. Jeśli strefa została już wypełniona to zmiany parametrów strefy będą widoczne dopiero po ponownym wypełnieniu strefy.

Po zakończeniu trasowania wszystkich ścieżek, gdy płytka jest już gotowa, należy wypełnić wszystkie strefy. By tego dokonać trzeba:

Przy zmianach na schemacie, lista sieci może również ulec zmianie, a w związku z tym niektóre nazwy sieci także mogą zostać zmienione. Dla przykładu, sieć VCC może stać się siecią o nazwie +5V po zmianach na schemacie.

Gdy zostanie przeprowadzona globalna kontrola DRC, Pcbnew sprawdzi czy nazwa sieci powiązana ze strefą wypełnienia nadal istnieje, a jeśli nie zostanie zgłoszony błąd.

Dlatego też może być konieczne manualne poprawienie tego parametru strefy by zmienić nazwę sieci.

Wybierz narzędzie

Aktywną warstwą powinna być jedna ze stref sygnałowych (miedzi).

Przy kliknięciu w miejscu pierwszego narożnika nowej strefy chronionej, otwierany jest następujące okno dialogowe:

Można tu wybrać kilka opcji, z której najważniejsza grupa zawiera wybór elementów, które nie moga znajdować się w obszarze chronionym:

Gdy jakikolwiek element z powyższej listy znajdzie się w strefie chronionej, to zgłoszony zostanie błąd DRC.

Dla stref miedzi, obszar wewnątrz obszaru chronionego nie może być wypełniony. Obszar chroniony jest jak strefa, więc edycja jego zarysu jest analogiczna jak w przypadku edycji stref wypełnień.

Generowanie niezbędnych plików dla produkcji obwodu drukowanego zawiera następujące kroki przygotowawcze:

Poniżej można ujrzeć przykład, ukazujący wszystkie te elementy, za wyjątkiem planów, które zostały pominięte dla lepszej widoczności:

Dodatkowo na powyższym obrazku został umieszczony także klucz dla czterech warstw:

Przed wygenerowaniem plików wyjściowych, usilnie zalecane jest przeprowadzenie pełnego testu DRC, gdyż finalne sprawdzenie płytki może ustrzec przed przykrymi niespodziankami już po wyprodukowaniu płytek.

Przy uruchamianiu testu DRC wszystkie strefy są wypełniane lub wypełniane ponownie jeśli wcześniej zostały już wypełnione. Naciśnij przycisk by wywołać okno sprawdzania reguł DRC:

Po ustaleniu parametrów należy nacisnąć przycisk "Uruchom DRC".

Ten test końcowy zapobienie błędom jakie mogłyby się ujawnić już po wyprodukowaniu obwodu drukowanego.

Dla generowanych plików dla fotoplotera i dla plików wierceń wypada ustawić punkt początkowy osi pomocniczej (Auxiliary axis point). Aby to wykonać należy użyć narzędzia ukrytego pod ikoną na prawym pasku narzędzi. Następnie ustawić punkt początkowy wybierając jedno z miejsc na płytce i kliknąć. Po tej operacji zostaną dorysowane dwie dodatkowe linie przecinające się w nowo ustalonym punkcie:

Generowaniem plików przeznaczonych dla fotoplotera zajmuje się narzędzie wywoływane za pomocą polecenia Rysuj z menu Plik.

W większości przypadków będą to pliki w formacie GERBER. Jednakże, program daje również możliwość generacji plików w formatach HPGL oraz POSTSCRIPT. Przy wybranej opcji Postscript dla formatu wyjściowego, okno dialogowe będzie wyglądać nieco inaczej:

W tych formatach, można dodatkowo dostrajać skalę by skompensować błędy skali plotera, tak aby wyjściowy rysunek posiadał prawidłową skalę:

Wartości prześwitu masek mogą być ustawione globalnie dla warstw maski lutowniczej i warstw pasty lutowniczej. Ustawienia te mogą być ustawiane na następujących poziomach:

Pcbnew w takim przypadku korzysta z priorytetów ustawień i wartość ostateczna jest brana:

Przy tworzeniu plików wyjściowych zawsze jest potrzebny również plik wierceń xxxxxx.drl w standardzie EXCELLON.

Można jednak również opcjonalnie wygenerować plan wierceń, który może być zapisany w formacie HPGL (xxxxxx.plt) lub w formacie POSTSCRIPT (xxxxxx.ps), lub/oraz opcjonalny raport wierceń (jako zwykły plik tekstowy). Jednak jest on użyteczny tylko w niektórych przypadkach, na przykład jako materiał wyjściowy przy dodatkowym sprawdzeniu.

Tworzeniem plików wierceń zajmuje się poznane wcześniej okno do rysowania plików Gerber:

Główne okno tego narzędzia wygląda w ten sposób:

By ustawić punkt odniesienia, używane są następujące opcje:

Do produkcji tych plików, powinno się użyć rysunków warstw montażowych, ale można też użyć rysunków warstw opisowych górnej i dolnej. Zazwyczaj tylko elementy znajdujące się po stronie elementów są wystarczające do poprawnego obsadzenia PCB. Jeśli jednak jest wykorzystana dolna warstwa opisowa, teksty znajdujące się na tej warstwie muszą być narysowane jako lustrzane obicie by były normalnie czytelne.

Opcja ta jest dostępna poprzez polecenie menu Pliki produkcyjne → Plik położeń footprintów. Trzeba mieć jednak na uwadze fakt, że plik będzie wygenerowany jeśli przynajmniej jeden footprint będzie miał atrybut Normalny+Wstawianie (zobacz temat Edycja footprintów). Polecenie to może wygenerować jeden lub dwa pliki, w zależności od tego jakie wstawiane elementy znajdują się na jednej lub na obu stronach płytki. Pojawiające się okno dialogowe wyświetli nazwy pliku(-ów) jakie zostały utworzone.

Opcje opisane poniżej (cześć okna dialogowego wywoływanego poprzez polecenie Rysuj z menu Plik) pozwalają na precyzyjniejszą kontrolę procesu rysowania. Większość z nich jest użyteczna przy tworzeniu plików montażowych.

Dostępne są następujące opcje:

Pcbnew może jednocześnie zarządzać kilkoma bibliotekami. Tak więc, gdy ładowany jest footprint, wszystkie biblioteki, które pojawiają się na liście bibliotek są przeszukiwane, aż znalezione będzie pierwsze wystąpienie footprintu. W dalszej części tekstu będziemy używać zwrotu aktywna biblioteka dla biblioteki wybranej w edytorze footprintów.

Edytor Footrintów pozwala na tworzenie i edycję footprintów:

Edytor Footrintów pozwala także na zarządzanie aktywną biblioteką:

Możliwe jest również tworzenie nowych bibliotek.

Foldery z rozszerzeniem .pretty stanowią poszczególne biblioteki.

Edytor footprintów jest dostępny z poziomu Pcbnew na dwa sposoby:

W takim przypadku, aktywny footprint z obwodu drukowanego będzie automatycznie załadowany w edytorze footprintów, pozwalając na jego bezpośrednią modyfikację (lub archiwizację).

Wywołanie Edytora Footprintów spowoduje otwarcie następującego okna:

Korzystając z tego paska narzędzi dostępne są następujące polecenia:

Aby utworzyć nową bibliotekę można użyć jednego z dwóch narzędzi: Nowa biblioteka , w przypadku którego plik biblioteki jest domyślnie tworzony w katalogu z bibliotekami; Eksport , w przypadku którego plik biblioteki jest domyślnie tworzony w katalogu roboczym projektu.

Okno dialogowe z wyborem nazwy pliku pozwala na określenie nazwy biblioteki oraz zmiany folderu. W obu przypadkach, biblioteka będzie zawierać edytowany footprint.

Operacja zapisu footprintu (modyfikująca plik aktywnej biblioteki) jest przeprowadzana za pomocą polecenia . Jeśli footprint o tej samej nazwie już istnieje, zostanie on zastąpiony. Ponieważ tworzone obwody drukowane będą zależeć od dokładności footprintów w bibliotece, warto przed zapisaniem footprintu dwukrotnie sprawdzić nowy footprint przed jego zapisaniem.

Zalecane jest również, dokonanie edycji pól z nazwą footprintu, będących jego identyfikatorem w bibliotece.

Przy przenoszeniu footprintów źródłowy footprint nie zostaje usunięty, zatem może zaistnieć potrzeba jego usunięcia.

Możliwe jest skopiowanie wszystkich footprintów danego projektu płytki do aktywnej biblioteki. Footprinty te zachowają swoje bieżące nazwy w bibliotece. Polecenie to ma dwa zastosowania:

Jest mocno rekomendowane by dokumentować footprinty jakie zostały utworzone. Pozwala to na późniejsze łatwiejsze i bezbłędne wyszukiwanie.

Na przykład, kto byłby w stanie zapamiętać wszystkie warianty wyprowadzeń obudowy TO-92? Okno dialogowe z właściwościami footprintu oferuje rozwiązanie tego problemu.

To okno dialogowe przyjmuje:

Opis footprintu jest wyświetlany przez CvPcb na dolnym pasku oraz w Pcbnew w oknie z wyborem footprintu na dolnym panelu.

Słowa kluczowe pozwalają na szczegółowe wyszukiwanie footprintów pasujących do określonych słów.

Podczas bezpośredniego wczytywania footprintów w Pcbnew (ikona na prawym pasku narzędzi) można użyć słów kluczowych w otwierającym się wtedy oknie dialogowym. Wpisując na przykład tekst =CONN spowoduje, że na liście pojawią się footprinty, których słowa kluczowe zawierają słowo CONN.

Zaleca się tworzenie bibliotek pośrednio, tworząc jeden lub więcej pomocniczych obwodów, które stanowić będą "źródła" (części) dla biblioteki w następujący sposób: Stworzyć arkusz płytki w formacie A4, w celu jej późniejszego łatwego wydruku (w skali 1:1).

Stworzenie footprintów, które biblioteka będzie zawierać na tej płytce. Sama biblioteka zostania utworzona poprzez polecenie z menu głównego Pcbnew Plik → Archiwizuj obudowy → Utwórz archiwum obudów.

"Prawdziwym" źródłem biblioteki będzie zatem dodatkowa płytka, a całość idei polega na tym, by jakiekolwiek późniejsze zmiany footprintów wykonywać na tej płytce. Oczywiście, może być też kilka obwodów zapisanych w tej samej bibliotece.

Generalnie dobrym pomysłem jest, aby utworzyć sobie różne biblioteki dla różnych komponentów (złącza, elementy dyskretne,…), ponieważ Pcbnew jest w stanie przeszukiwać wiele bibliotek podczas ładowania footprintów.

Poniżej znajduje się przykład źródłowej biblioteki:

Technika ta ma kilka zalet:

Lista bibliotek footprintów w Pcbnew może zostać zmieniona za pomocą "Menedżera Bibliotek Footprintów". Pozwala on na manualne dodawanie i usuwanie bibliotek, a także pozwala na uruchomienie "Kreatora Tabel Biblitotek" za pomocą przycisku "Dodaj z pomocą kreatora".

Kreator ten może zostać też uruchomiony bezpośrednio z menu "Ustawienia", i może automatycznie dodawać biblioteki (wykrywając ich typ) z plików lub spod adresu w repozytoriach GitHub. Adres oficjalnego repozytorium programu KiCad: https://github.com/KiCad

Więcej informacji o tabelach bibliotek, Menadżerze bibliotek oraz Kreatorze tabel bibliotek można znaleźć w dokumentacji do programu CvPcb w sekcji Tabele bibliotek footprintów.

Modele 3D mogą być pobrane z zewnętrznego repozytorium poprzez narzędzie "Kreator pobierania plików modeli 3D". Może ono zostać uruchomione z menu "Ustawienia → Pobieranie bibliotek modeli 3D".

Edytor ten jest używany do edycji i tworzenia footprintów. W skład jego możliwości wchodzi:

Footprint to nie tylko fizyczna reprezentacja elementu umieszczonego później na płytce, lecz także i łącznik powiązany ze schematem. Każdy footprint zawiera zwykle trzy różne, jednakże ważne elementy:

Dodatkowo, w przypadku używania funkcji automatycznego rozmieszczania footprintów czy generowania plików położeń footprintów, wzrasta liczba innych parametrów, które muszą zostać poprawnie określone (np. Pick&Place).

Edytor Footprintów może zostać uruchomiony dwojako:

Wywołanie edytora spowoduje otwarcie nowego okna, którego wygląd przedstawia następujący rysunek:

Prawy klawisz myszy wywołuje podręczne menu, którego zawartość zależna jest od aktualnie wskazywanego elementu przez kursor:

Menu podręczne z możliwością edycji parametrów footprintu:

Menu podręczne z możliwością edycji pól lutowniczych.

Menu podręczne z możliwością edycji elementów graficznych.

To okno dialogowe może zostać uruchomione, gdy kursor znajdzie się nad footprintem i zostanie wykorzystany prawy klawisz myszy do wywołania polecenia Edycja footprintu.

Opcje zawarte tutaj mogą zostać użyte do zdefiniowania głównych parametrów footprintu.

Narzędzie ukrywające się pod ikoną pozwala na utworzenie nowego footprintu. Po wybraniu tego narzędzia, użytkownik zostanie poproszony o podanie nazwy identyfikującej nowy footprint w bibliotece.

Nazwa ta będzie służyć także jako oznaczenie footprintu i zostanie zastąpiona później na obwodzie drukowanym przez oznaczenie z listy sieci (U1, IC3…).

Aby nowy footprint był kompletny, będzie potrzebne również dodanie także następujących elementów składowych footprintu:

Metoda alternatywna:

Gdy nowy footprint jest podobny do innego footprintu jaki istnieje w bibliotece albo na płytce, można użyć szybszej metody tworzenia nowego footprintu:

Po stworzeniu zalążka footprintu, można będzie dodawać, usuwać lub modyfikować pola lutownicze. Modyfikacja pól lutowniczych może obejmować tylko aktualnie wybrany pole lutownicze, lub też obejmować wszystkie pola lutownicze footprintu.

Każdy footprint posiada minimum dwa pola tekstowe: Oznaczenie i Wartość.

Ich parametry (atrybuty, rozmiar, szerokość) muszą zostać zaktualizowane. Dostęp do właściwości pól tekstowych zapewnia menu podręczne, wywoływane przez podwójne kliknięcie prawym klawiszem na treści pola, albo poprzez okno z właściwościami footprintu.

Jeśli użytkownik zechce wykorzystać w pełni możliwości funkcji automatycznego rozmieszczania footprintów, konieczne jest określenie dozwolonej orientacji footprintu (w oknie dialogowym Właściwości footprintu).

Zazwyczaj, obrót o 180 stopni jest dozwolony dla rezystorów, niespolaryzowanych kondensatorów i innych elementów symetrycznych.

Dla niektórych footprintów (na przykład dla małych tranzystorów) jest często dozwolony obrót o +/-90 lub 180 stopni. Domyślnie, nowy footprint będzie miał zezwolenie do obrotu ustawione na zero. Można to zmienić stosując następującą zasadę:

Wartość 0 powoduje że obrót jest niemożliwy, wartość 10 pozwala na pełny obrót, a wszystkie pośrednie wartości, stanowią blokady obrotu. Na przykład, rezystor może mieć zezwolenie na poziomie 10 do obrotu o 180 stopni (nieograniczone) i zgodę na poziomie 5 do obrotu o +/- 90 stopni (dozwolone, ale niezalecane).

Sekcja atrybutów jest następująca:

Zaleca się dokumentować footprinty, które zostały utworzone, w celu umożliwienia szybkiego i bezbłędnego ich wyszukiwania. Na przykład, ile osób jest w stanie zapamiętać wszystkie warianty wyprowadzeń obudowy TO92?

Okno dialogowe "Właściwości footprintu" oferuje proste rozwiązanie tego problemu.

Pozwala ono na wprowadzenie:

Opis footprintu jest wyświetlany przez CvPcb na dolnym pasku oraz w Pcbnew w oknie z wyborem footprintu na dolnym panelu. Słowa kluczowe pozwalają na szczegółowe wyszukiwanie footprintów pasujących do określonych słów.

Podczas bezpośredniego wczytywania footprintów w Pcbnew (ikona na prawym pasku narzędzi) można użyć słów kluczowych w otwierającym się wtedy oknie dialogowym. Wpisując na przykład tekst =TO220 spowoduje, że na liście pojawią się footprinty, których słowa kluczowe zawierają słowo TO220.

Footprintowi można przypisać plik (lub pliki) zawierające reprezentację 3D odpowiadającą realnemu komponentowi. W celu włączenia takiego pliku do footprintu, wybierz zakładkę "Ustawienia 3D" we właściwościach footprintu. Panel zarządzający ustawieniami 3D wygląda w ten sposób:

Aby przydzielić footprintowi jego reprezentację 3D należy określić:

Ustawienie skali modelu pozwala na:

Jeśli plik(i) z modelem zostaną określone, możliwe stanie się przeglądanie komponentów w przestrzeni 3D:

Model 3D automatycznie pojawi się także podczas wizualizacji PCB w trybie 3D.

Operacja zapisu footprintu (modyfikująca plik aktywnej biblioteki) jest przeprowadzana za pomocą polecenia Zapisz .

Jeśli footprint o tej samej nazwie już istnieje, zostanie on zastąpiony. Ponieważ tworzone obwody drukowane będą zależeć od dokładności footprintów w bibliotece, warto przed zapisaniem footprintu dwukrotnie sprawdzić nowy footprint przed jego zapisem.

Zalecane jest również, dokonanie edycji pól z nazwą footprintu, będących jego identyfikatorem w bibliotece.

Jeśli edytowany footprint pochodził z bieżącej płytki, należy go uaktualnić za pomocą polecenia Uaktualnij footprint znajdującym się na górnym pasku narzędzi.

Powielanie elementów to metoda polegająca na klonowaniu elementu i wykonaniu dla niego tej samej akcji. Proces ten jest zasadniczo podobny do prostej metody kopiuj-wklej, ale pozwala na łatwiejsze rozmieszczanie komponentów na PCB i umożliwia dokładniejsze, choć nadal ręczne ich ułożenie za pomocą narzędzia Przesuń dokładnie (patrz niżej).

Powielanie jest wykonywane gdy użyje się skrótu klawiszowego (domyślnie jest to Ctrl-D) lub z pomocą poleceń w menu kontekstowym. W zwykłym trybie wyświetlania dostępne są następujące polecenia, w zależności od wybranego elementu:

Narzędzie "Przesuń dokładnie" pozwala przenieść element (lub grupę elementów) o podany wektor, który może być wprowadzony za pomocą współrzędnych kartezjańskich lub polarnych i może być wprowadzony w jakichkolwiek obsługiwanych jednostkach. Takie podejście jest bardzo przydatne, w przeciwnym wypadku kłopotliwe byłoby przełączanie się pomiędzy jednostkami lub gdy funkcja wymagałaby rozmieszczania według z góry ustalonej siatki.

Aby skorzystać z tego narzędzia, należy wybrać elementy, które mają zostać przemieszczone a następnie użyć klawisza skrótu (domyślnie Ctrl-M) lub odpowiednich pozycji z menu kontekstowego, by wywołać poniższe okno dialogowe. Okno dialogowe można też wywołać przyciskiem szybkiego dostępu, które przesuwa lub powiela elementy, przy których można łatwo wprowadzić powtarzające się przesunięcie przy komponentach wielokrotnych.

Przesuwanie z możliwością wprowadzania współrzędnych kartezjańskich

Przesuwanie z możliwością wprowadzania współrzędnych polarnych

Zmiana pomiędzy systemem kartezjańskim a polarnym odbywa się przez zaznaczenie pola opcji. Niezależnie jak obecnie są one wprowadzone, zostaną one automatycznie przeliczone w innym systemie.

Następnie należy wprowadzić wektor przesunięcia. Można użyć jednostek wskazanych przez opisy pól (na powyższej ilustracji jest to “mm”) lub określić własne jednostki (np. “1 in” dla cali, “2 rad” dla 2 radianów).

Wciskając OK przesunięcie zostanie zaaplikowane dla obecnego wyboru, zaś przycisk Anuluj spowoduje zaniechanie akcji i elementy nie zostaną przesunięte. Jeśli wciśnięto OK wartości przesunięć zostaną zapamiętane i przy powtórzeniu operacji przesuwania następne elementy zostaną przesunięte o ten sam wektor.

Zarówno Pcbnew jak i Edytor footprintów posiadają specjalne narzędzie asystujące przy tworzeniu szyku elementów, mogące zostać wykorzystane do prostego, i dokładnego planowania powtarzalnych elementów w obwodach drukowanych oraz footprintach.

API skryptów odzwierciedla strukturę wewnętrznych obiektów wewnątrz programu KiCad/Pcbnew. BOARD to obiekt nadrzędny, który posiada zestaw kolejnych obiektów podrzędnych: MODULE, TRACK/VIA, TEXTE_PCB, DIMENSION, DRAWSEGMENT oraz właściwości. Każdy obiekt podrzędny posiada kolejne obiekty. Na przykład MODULE posiada D_PAD, EDGE, itp.

Wszystkie elementy API języka Python w Pcbnew są dostępne poprzez moduł "pcbnew". Metoda GetBoard() zwraca bieżącą płytkę otwartą w edytorze, przydatną dla poleceń wpisywanych przez zintegrowaną powłokę skryptów wewnątrz Pcbnew lub dla działania wtyczek.

BOARD jest podstawowym obiektem w Pcbnew, stanowi on odzwierciedlenie tego co znajduje się w polu edycyjnym.

BOARD zawiera zestaw obiektów podrzędnych do których można odwoływać się za pomocą następujących metod, które zwracają iterowalne listy mogące być iterowane poprzez konstrukcje for obj in list:

Kreatory footprintów to zestaw skryptów Python, które można uruchomić z Edytora Footprintów. Jeśli wywołamy okno dialogowe z kreatorami, można będzie wybrać jeden z nich i za pomocą dostępnych pól z parametrami określić kształt footprintu przedstawiany po prawej stronie.

Jeśli wtyczki nie są zawarte w używanym pakiecie programu KiCad, można znaleźć ich najnowsze wersje w źródłach programu KiCad na platformie Launchpad.

Powinny być one zapisane w folderze C:\Program Files\KiCad\share\kicad\scripting\plugins.

W systemach Linux można również przechowywać skrypty w $HOME/.kicad_plugins.