Автор: Шибанов Владимир
Опубликовано 03.08.2022
Создано при помощи КотоРед.

Lithium ECAD - это новая российская кроссплатформенная САПР печатных плат, поддерживающая синхронизацию схемы и платы в реальном времени, обладающая интуитивно понятным интерфейсом и хорошими функциональными возможностями. Она разрабатывается с 2013 года по собственной архитектуре, которая была полностью переработана в 2017 году. В связи с этим САПР была впервые опубликована только весной этого года и в настоящее время Lithium ECAD 1.2.0 выглядит так:

Основные особенности САПР:
- синхронизация схемы и платы в реальном времени;
- сквозное выделение компонентов и цепей на схеме и плате;
- интегрированные библиотеки;
- готовые наборы рамок и основных надписей, централизованное управление данными с помощью тегов;
- простое управление стеком слоев и набором переходных отверстий;
- возможность создания цепей на схеме из редактора плат;
- 3D-просмотр платы, используются внешние модели в формате STEP;
- печатные платы до 8 слоев (планируется увеличение до 16);
- экспорт в Gerber 274X и NC Drill;
- удобная форма печати слоев для домашнего изготовления плат (ЛУТ);
- кроссплатформенная САПР, проверена на Windows 7, Windows 10, Ubuntu 20.04 и Альт Рабочая станция 9. В планах проверка на Astra Linux;
- бесплатное использование с некоторыми ограничениями.

На данный момент САПР состоит из двух программ:
- Library Creator - для создания интегрированных библиотек компонентов;
- Project Creator - для разработки принципиальных схем и печатных плат.

В перспективе добавится еще одна - Panel Creator, для сборки производственных панелей на базе одного или нескольких проектов.

Library Creator

В САПР используются интегрированные библиотеки ввиду более простого обмена и в целом обращения с ними, чем при использовании БД. Структура библиотеки напоминает оную из EAGLE CAD, но есть и существенные отличия. Каждая библиотека включает в себя набор корпусов и набор компонентов. К компоненту подключается один или несколько корпусов из этой же библиотеки.

Работа по созданию библиотеки начинается с корпуса - совокупности посадочного места (ПМ) компонента и подключенной 3D-модели. В редакторе корпусов имеются все необходимые инструменты для этого. Есть возможность создания групп контактных площадок с помощью правой боковой панели. Но все же наиболее оптимальным способом создания корпуса является использование мастера, где помимо контактных площадок также будет добавлена графика для слоя шелкографии и сборочного чертежа, а также граница корпуса, которая используется для опеределения столкновений на плате.

К корпусу можно подключить 3D-модель в формате STEP. Для размещения ее точно на контактных площадках изменяются коэффициенты масштаба, угла поворота и сдвига по осям XYZ. Эти коэффициенты хранятся в библиотеке вместе с именем модели. Сама модель должна находиться в отдельном каталоге, который задается в настройках программы.

Вся работа по созданию компонента и подключению к нему корпусов осуществляется в одном редакторе. Программа предупредит пользователя обо всех обнаруженных ошибках, например, совпадении номеров выводов или некорректном подключении корпуса. При разработке принципиальной схемы добавлять на нее можно только те компоненты, которые не имеют критических ошибок.

К компонентам можно добавлять алиасы - виртуальные копии компонента, имеющие одинаковое УГО и схожий набор корпусов, но отличающиеся описанием и значением (Value). Для алиаса можно исключить один или несколько корпусов, подключенных к оригинальному компоненту. Таким образом, на базе одного компонента в библиотеке можно создать, например, целое семейство однотипных операционных усилителей. Также алиасы очень удобны при создании библиотек пассивных компонентов. Их использование позволяет ускорить создание библиотеки и упрощает ее редактирование. В менеджере компонентов при работе с проектами алиасы будут считаться полноценными компонентами.

Library Creator позволяет копировать корпуса и компоненты из других библиотек, а также поддерживает пакетный импорт библиотек в формате EAGLE XML. Импорт из Diptrace также возможен, после предварительного сохранения библиотек в формат EAGLE.

Project Creator

Программа предназначена для работы с одним или одновременно несколькими проектами. В состав каждого проекта входит одна принципиальная схема и одна печатная плата, которые могут быть синхронизированы между собой. Основное направление синхронизации - от схемы к плате (прямая аннотация), но при этом есть возможность создания цепей в редакторе схем из редактора плат, а управление свойствами компонентов доступно из обоих редакторов. При выключенной синхронизации как правило разрабатываются простейшие платы, для которых наличие схемы не обязательно.

Редактор схем позволяет работать с одно- и многостраничными схемами и имеет множество различных инструментов и функций. Если в свойствах проекта включена синхронизация, то все изменения, внесенные в схему, тут же будут передаваться в печатную плату, если она открыта. Поддерживается сквозное выделение, когда выделенные на схеме компоненты или цепи будут выделены и на плате. Эта возможность широко используется при расстановке компонентов на плате, т.к. позволяет быстро найти группу элементов одного функционального узла.

Конечно есть поиск ошибок (ERC) и нумерация компонентов. Также в наличии такая важная функция, как список неустановленных секций. Если Вы используете библиотечные компоненты, состоящие из нескольких секций, одна из которых питание, то эта функция очень пригодится.

Для объединения аналоговой и цифровой земли в одной точке используется соединитель цепей (Net_Tie), размеры на плате которого можно редактировать.

Перечень элементов показывает полную информацию о примененных компонентах в виде таблицы, он может быть сохранен в формате CSV или распечатан по форме ГОСТ.

В составе САПР есть большой набор рамок и основных надписей для форматов А4-А0. В местах размещения фамилий, названия и номера документа находятся теги, которые при добавлении основной надписи на схему заменяются данными из проекта. Настройка этих тегов осуществляется централизованно, через одно диалоговое окно, после чего все изменения будут приняты для всех страниц. Основные надписи можно создавать и редактировать в редакторе схем.

Редактор печатных плат позволяет разрабатывать платы практически любой формы. Помимо основных инструментов, таких как проводники и переходные отверстия, есть медная заливка, окна в ней, фрезеровка и неметаллизированные (крепежные) отверстия.

Настройка набора слоев и списка допустимых переходных отверстий осуществляется при помощи конфигурируемых стеков, поставляемых с САПР. Они хранятся в текстовых файлах и написаны по простым правилам. В большинстве случаев достаточно выбрать подходящий стек слоев и включить необходимые отверстия на диаграмме.

Благодаря синхронизации схемы/платы и сквозному выделению в редакторах значительно упрощается расстановка компонентов на плате. Для относительно сложных плат этот процесс заключается в том, чтобы из общей кучи компонентов выбрать набор, относящийся к одному функциональному узлу, перетащить его на плату и в рамках этого локального набора расставить компоненты наиболее оптимальным образом. После расстановки всех узлов разместить оставшиеся компоненты. Выбрать компоненты одного узла на плате можно через редактор схем, где они находятся рядом друг с другом. Перейдя после этого в редактор плат, достаточно нажать кнопку захвата, чтобы уже выделенные компоненты сгруппировались и разместились под курсором мыши.

При наличии синхронизации выполнять трассировку платы можно как после завершения разработки схемы, так и в процессе, по мере готовности узлов схемы. При трассировке широко используются горячие клавиши, с помощью которых можно поменять ширину всего проводника или только последних двух секций, а также перекинуть проводник на другой слой с установкой переходного отверстия. Во время трассировки мешающие линии связи скрываются, позволяя сосредоточиться на конкретной цепи. Как и в любой современной САПР на проводниках отображается имя цепи, а на контактных площадках - номер и имя.

Даже на относительно несложных платах после расстановки компонентов может быть паутина связей. Для упрощения трассировки можно скрыть большинство этих линий, используя механизм уровня цепи. Уровень является одним из параметров электрической цепи, который задается в редакторе схем. При передаче списка цепей в редактор плат уровень также передается соответствующим линиям связи. Задавая разный уровень цепей для разных участков принципиальной схемы и управляя фильтром уровня в редакторе плат можно отображать линии связи только для конкретных узлов, которые трассируются в настоящее время. Например, плата с расстановленными компонентами до применения фильтра ...

... и после применения фильтра, где для цепей центрального узла задан другой уровень:

Редактор позволяет выполнить проверку платы на соответствие правилам (DRC). Проверяются не только зазоры и размеры, но и наложение элементов, а также выполняется поиск неразведенных цепей (линий связи) и ошибок цепей. Такие ошибки могут возникать тогда, когда после выполнения трассировки платы была изменена принципиальная схема.

Просмотр 3D-модели платы позволяет выявить проблемные места для монтажа и в целом оценить качество трассировки. Есть возможность отключения компонентов и верхних слоев платы, что позволяет оценить всю топологию, включая внутренние слои.

Для заводского изготовления печатных плат доступен экспорт слоев в формат Gerber RS-274X и сверловки в формат NC Drill. А для распечатки слоев под ЛУТ есть удобная форма, где можно указать количество копий, а также задать все отверстия фиксированного диаметра, чтобы после травления получились центровочные лунки.

В Project Creator есть набор калькуляторов для расчета RC-цепей, сопротивления параллельных резисторов и резистивного делителя. Также есть таблица цветовой маркировки резисторов. Эти функции часто используются при разработке даже очень простых устройств.

В целом интерфейс программ неплохо продуман и позволяет комфортно работать даже на ноутбуке, а широкого набора инструментов будет достаточно для решения большого круга задач.

Официальный сайт: https://www.lecad.ru/
Группа ВКонтакте: https://vk.com/lithium_group

Все вопросы в Форум.