Что такое altium designer
Altium Designer — система сквозного проектирования
Компания Altium Limited (от лат. Altium — высота, рост) — один из ведущих разработчиков систем автоматизированного проектирования радиоэлектронных устройств. Штаб-квартира компании, основанной в 1985 году, находится в австралийском городе Сиднее, филиалы открыты в Европе, США, Японии и Китае, партнеры работают во всех основных регионах мира. Программные продукты Altium Ltd, такие как Altium Designer, P-CAD и Tasking, широко известны во всем мире.
Одна из основных разработок компании — САПР PCAD — предназначена для проектирования многослойных печатных плат вычислительных и радиоэлектронных устройств. Эта программа очень популярна среди российских специалистов, однако ее функциональные возможности не в полной мере отвечают потребностям современного разработчика радиоэлектронной аппаратуры.
В 2008 году фирма Altium официально заявила о прекращении поставок PCAD и предложила использовать программу Altium Designer, которая появилась в 2000 году и первоначально называлась Protel. Текущая версия пакета получила название Altium Designer Summer 09. Лицензированных пользователей PCAD компания заверяет, что благодаря развитым средствам конверсии форматов данных они не будут испытывать неудобств при переходе с одной системы на другую.
Altium Designer представляет собой систему сквозного автоматизированного проектирования электронных средств (РЭС) на базе печатных плат и программируемых логических интегральных схем (ПЛИС). Принцип сквозного проектирования подразумевает передачу результатов одного этапа проектирования на следующий этап в единой проектной среде (Altium Designer использует интегрированную платформу Design Explorer). При этом изменения, вносимые на любом этапе, должны отображаться во всех частях проекта. Такой принцип позволяет разработчику контролировать целостность проекта, отслеживать изменения и синхронизировать их.
Altium Designer (рис. 1) состоит из нескольких структурных модулей и охватывает все основные этапы проектирования РЭС — от разработки электрической схемы и описания ПЛИС до подготовки платы к производству. Интерфейс программы русифицирован.
Редактор схем
Одним из основных направлений работы Altium Designer является построение иерархических схем. Это позволяет легко преобразовывать огромные сложные схемы в набор простейших подсхем и использовать готовые наработки (рис. 2). Устройства на базе ПЛИС можно представить и как VHDLописание, и в виде принципиальной схемы с использованием библиотек готовых логических устройств. Все подсхемы иерархической структуры привязаны к определенной области на плате (Room), что значительно упрощает работу конструктора.
При разработке электрических принципиальных схем существует возможность задавать конструктивные параметры будущей платы, например формировать классы цепей, группы компонентов, описывать дифференциальные пары. На созданные классы цепей и дифференциальные пары можно сразу установить ограничительные правила, такие как длина и толщина проводника, а также значение импеданса.
Редактор библиотек
Библиотеки программы содержат более 80 тыс. компонентов, которые постоянно обновляются. Предусмотрен импорт готовых библиотек из PCAD 200Х и других программ. Кроме того, существует возможность создавать собственные библиотеки символов, посадочных мест, трехмерных моделей и текстовых SPICEмоделей.
Создавать библиотечные элементы можно с помощью специального мастера: последовательно вводя информацию, вы быстро получите готовый компонент (рис. 3).
Очень удобная функция Altium Designer позволяет извлекать из готового проекта информацию о компонентах и формировать библиотеки на ее основе. Этот инструмент особенно полезен при работе с проектами, которые получены от сторонних разработчиков, применяющих собственные библиотеки компонентов.
Моделирование
В состав Altium Designer Summer 09 включена программа моделирования, которая позволяет анализировать аналоговые, цифровые и смешанные схемы. Цифроаналоговое моделирование на базе SPICE 3f5/XSpice, к которому можно приступать сразу же по окончании создания принципиальной схемы, позволяет разработчику анализировать схему, изменять параметры и проводить статистический анализ (рис. 4).
Результаты компьютерного анализа, как правило, идентичны результатам, получаемым при макетировании, а смоделированное поведение устройств в точности воспроизводит работу реального изделия. В расчете учитываются почти все реальные параметры (для цифровых схем — задержка распространения, время установки и удержания, учет нагрузки на всех выводах устройств и т.д.). Для всестороннего тестирования и анализа схемы пользователю предоставлено более 20 тыс. математических моделей.
Для моделирования проектов на ПЛИС компания Altium Ltd предлагает использовать плату отладки и макетирования NanoBoard (рис. 5): реализованная в этом решении инновационная технология Live Design (так называемое живое проектирование) позволяет отладить проект на этапе создания принципиальной схемы.
При реализации ПЛИСпроекта на NanoBoard рабочее место разработчика фактически превращается в электронную лабораторию, что обеспечивает возможность протестировать проект в рамках Altium Designer.
Анализ целостности сигналов (Signal Integrity)
На уровне создания принципиальной схемы может быть выполнен предварительный расчет импеданса и возможных отражений. Эта функция позволяет избежать возможных проблем еще до начала компоновки и трассировки печатной платы. Импеданс, отражения и возможные перекрестные отражения могут быть уточнены и на заключительных этапах разработки, при контроле топологии. Анализ целостности сигналов может быть проведен при верификации (функция DRC) топологии непосредственно в редакторе плат. Критерии оценки качества сигналов задаются специальными правилами проектирования из категории Signal Integrity. При пакетной проверке запускается система моделирования сигналов в проводниках платы и, если паразитный сигнал превышает определенный уровень, генерируется и заносится в отчет информация о нарушении. В дальнейшем это нарушение служит основанием для более подробного анализа электромагнитной совместимости.
Редактор печатных плат
С помощью мощной, полностью наглядной системы задания и проверки правил проектирования конструктор получает полный контроль над процессом трассировки (рис. 6). Все правила проектирования, учитываемые в редакторе печатных плат, сгруппированы в десять категорий: правила трассировки, производства, проектирования высокочастотных блоков, разводки дифференциальных пар и т.д. Используя технологию запросов, пользователь может описать область действия правила, а также определить его приоритет.
Система Altium Designer предлагает пользователю достаточный набор инструментов, позволяющих выполнять трассировку печатных плат как в автоматическом, так и в полуавтоматическом (интерактивном) режиме.
В режиме интерактивной трассировки используются следующие технологии: Push and Shove, позволяющая расталкивать уже проложенные проводники и переходные отверстия; Walkaround, располагающая трассы максимально близко к существующим; Hugging, уплотняющая существующую топологию вновь прокладываемой дорожкой.
Наличие такого инструмента, как Electrical Grid, позволяет прокладывать сегменты проводников непосредственно из центров электрических объектов (контактных площадок, переходных отверстий) или концов существующих проводников, что значительно упрощает трассировку посадочных мест, созданных в разных системах измерения.
Для автоматической трассировки плат в состав пакета встроен топологический трассировщик Situs, основным преимуществом которого является полностью управляемый и настраиваемый вручную алгоритм. Процесс трассировки платы управляется сложными наборами правил проектирования, регламентирующими зазоры между проводниками на разных слоях платы, их ширину, типы переходных отверстий, приоритетное направление на слое и многое другое.
Топологические алгоритмы трассировки позволяют эффективно выполнять разводку платы даже при использовании компонентов сложной формы. Одновременно осуществляется непрерывный контроль правил проектирования DRC, что позволяет разработчику сосредоточиться на проекте.
Система Altium Designer имеет мощные средства автоматического и интерактивного размещения компонентов.
Работа с трехмерными моделями
В Altium Designer Summer 09 существует возможность просмотра трехмерного вида проектируемой платы. Разработчик может вывести на монитор реальный вид платы с компонентами, оценить ее сопряжение с механическими деталями конструкции и внести необходимые изменения (рис. 7).
Возможности импорта
Перенос проекта электронного изделия из одной среды проектирования в другую всегда был одной из сложнейших задач. Если разработчик одновременно работает с другой САПР либо получает проект от сторонних разработчиков, ему просто необходима возможность импорта схемы или проекта платы в систему Altium Designer.
Встроенный помощник импорта (Import Wizard) позволяет импортировать схемы, платы, библиотеки, выполненные с помощью систем PCAD, OrCAD, PADs, DxDesigner, Allegro PCB, и преобразует их в проекты Altium Designer (рис. 8).
Пакет Altium Designer позволяет вести работу с моделями в формате STEP и таким образом добавлять детали, созданные в любой из программ твердотельного моделирования (SolidWorks, ProE, КОМПАС и т.д.).
Модуль CAMtastic
Готовый проект печатной платы в виде наборов Gerber и NC Drillфайлов передается в специальный модуль CAMtastic, где осуществляется первичная подготовка производства. Здесь реализована возможность технологического анализа топологии и автоматического устранения большинства ошибок. CAMtastic позволяет редактировать топологию, выполнять мультиплицирование и выпускать управляющие файлы для аппаратуры электроконтроля и монтажа компонентов.
Выходная документация
Заключительный этап проектирования — выпуск конструкторской документации. Редактор печатных плат Altium Designer располагает традиционными возможностями импорта/экспорта файлов в стандартных форматах DWG и DXF, что позволяет добавлять на чертеж заранее заготовленные элементы оформления или контур печатной платы и передавать проект в механические САПР (AutoCAD, nanoCAD и др.) для дальнейшего оформления документации. Существует также ряд профильных приложений, которые упрощают выпуск чертежей в соответствии с ЕСКД и требованиями ГОСТ (nanoCAD Механика и др.).
Система Altium Designer предоставляет пользователю широкий набор средств генерации различных отчетов, в том числе BOM (Bill of Material). На его основе довольно просто оформить перечни элементов и спецификации по ЕСКД с помощью утилит отечественной разработки (Документатор, TDD и др.).
Кроме того, в сложных проектах, содержащих несколько PCBдокументов, отчеты могут быть сформированы как для отдельных плат, так и для проекта в целом.
Altium Designer поддерживает два монитора с рекомендуемым разрешением 1280Ѕ1024 (рис. 9). Для того чтобы воспользоваться вторым монитором, необходимо выбрать в настройках экрана опцию Расширить рабочий стол на второй монитор. После этого можно использовать один монитор для работы с Altium Designer, а второй — для остальных приложений. Также имеется возможность открыть разные приложения Altium Designer на двух экранах: например, на одном мониторе схему, а на другом — плату.
От новых пользователей Altium Designer, конечно же, потребуется обстоятельное знакомство с его инструментами. А квалифицированные консультации, касающиеся приобретения программы и максимального использования ее возможностей, предоставят специалисты компании «Нанософт» — официального дистрибьютора компании Altium на территории СНГ и стран Балтии.
Простой, мощный, современный
Самая надежная в мире
система проектирования печатных плат.
Altium Designer позволяет инженерам легко взаимодействовать со всеми аспектами процесса проектирования электроники. Более 35 лет инноваций и разработок, ориентированных на по-настоящему унифицированную среду проектирования, что делает Altium Designer самым распространенным решением для проектирования печатных плат.
Интуитивно-понятный рабочий процесс
Унифицируйте свой
процесс проектирования
Легко создавайте проекты печатных плат с помощью интуитивно понятного и
функционального интерфейса, который позволяет взаимодействовать со всеми аспектами
процесса проектирования электроники.
Где проектируется мировая электроника
Altium 365 — это платформа разработки электроники, которая объединяет проектирование печатных плат, MCAD, управление данными и работу в команде.
Native 3D
Определяйте всё необходимое
САПР
для совместной работы
Гибко-жесткие платы
Впечатляющее представление
конструкций и производительность
Многоплатные сборки
Создавайте больше.
Ждите меньше.
Взаимодействуйте и совместно работайте с инженерами-механиками легко, как никогда прежде, в фотореалистичной среде 3D-проектирования.
Легко работайте с инженерами-механиками и забудьте о постоянном обмене файлами. Все проектные изменения синхронизируются между Altium Designer и SOLIDWORKS, Creo или Inventor.
Без проблем проектируйте современные гибкие платы с полной поддержкой 3D. В режиме реального времени проверяйте, что 3D-компоненты, корпус и зазоры соответствуют механическим требованиям.
Ядро Native 3D позволяет увидеть, как различные модули системы связаны между собой, что упрощает поиск и исправление проблем соединения плат до того, как проект перейдет на стадию прототипирования.
Интерактивная трассировка
Проложите свой путь
Расталкивайте, огибайте, обходите препятствия, перетаскивайте трассы. Под любым углом, с подстройкой по времени. Проложите свой путь — быстрее, чем когда либо.
Оставайтесь на связи
Добро пожаловать в НОВЫЕ
планы подписки Altium Subscription
Новые технологии. Новые возможности. Созданы для всех инженеров электроники.
Ваша надежная связь с миром проектирования электроники. Объединяйте проектирование печатных плат, MCAD, управление данными и работу в команде легко, как никогда прежде.Узнать больше
Получайте доступ к самым новым обновлениям Altium Designer сразу после их выпуска и продолжайте разрабатывать инновации с лучшими технологиями проектирования электроники.
Расширяйте знания и навыки своей команды благодаря неограниченному доступу к обучающим курсам.
Получайте необходимую консультацию, когда это необходимо, через центр поддержки или по телефону, обращайтесь к сообществу AltiumLive и запросам на новые функциональные возможности.
Мы продолжаем поддерживать предыдущие версии систем Altium выпуском исправлений, которые не затронут привычные способы работы.
Проверенная технология
Всё, что необходимо
Более 35 лет опыта в области разработки электроники
для решения современных задач проектирования.
Легко и быстро фиксируйте свой проектный замысел с помощью обширного набора средств ввода схем, верификации проекта, прозрачного создания списка цепей и управления вариантами.
Без проблем проектируйте передовую электронику с помощью интуитивно понятной навигации по всем уровням иерархии, цепям и компонентам.
Подбирайте самые подходящие компоненты на этапе проектирования с помощью интеллектуальной платформы, которая в едином расположении объединяет схемные символы и посадочные места, жизненные циклы и цепочку поставок.
Прорабатывайте идеи перед отправкой в производство с помощью быстрого и точного моделирования в эффективном ядре SPICE.
Создавайте оптимальную компоновку с помощью интуитивно понятной технологии планирования платы. Собственная поддержка 3D, управление стеком слоев и передовые элементы управления, такие как коэффициент подтрава и модели шероховатости поверхности, предоставляют вам всю необходимую мощь в едином проектом пространстве.
Эффективно проверяйте соединения и гибкие платы для многомодульных устройств с помощью средств определения связей, сопряжений и собственного 3D-ядра. Точное определение гибких участков и линий сгиба упрощает проверку гибко-жестких конструкций.
Проводите трассировку нужным образом с помощью высокоэффективного ядра, которое позволяет расталкивать, огибать и обходить препятствия, перетаскивать трассы и выполнять трассировку под произвольным углом.
Легко проектируйте быстродействующую электронику благодаря мощным возможностям подстройки длины трасс. Используйте расширенную поддержку паттернов, электромагнитный решатель для точного расчета задержек и импеданса и простую интеграцию структур HDI.
Работайте совместно с инженерами-механиками с помощью двунаправленной передачи данных между Altium Designer и MCAD-системой. Поддерживаются ведущие в отрасли MCAD-системы: Solidworks, Inventor и Creo.
Объедините свою команду и проектные данные в едином централизованном расположении. Расширяемая платформа соответствует требованиям развивающихся компаний и включает в себя проектные рабочие пространства, управление жизненным циклом и выпусками, совместную работу в команде.
Обеспечивайте готовность своих проектов к изготовлению, предоставляя производителю все необходимые файлы. В вашем распоряжении ODB++, IPC-2581 и Gerber X2 во встроенном CAM-редакторе.
Легко создавайте подробные чертежные виды плат и компонентов с помощью Draftsman. MCAD-подобные средства нанесения размеров и интеллектуальные инструменты создания отчетов упрощают фиксацию конструктивного замысла.
№1 в проектировании электроники
Самое распространенное средство проектирования электроники
Создавать будущее — тяжелая работа. Сделайте ее проще с Altium Designer — выбором инженеров по всему миру.
Учебный центр
Мы предлагаем очные и онлайн тренинги и семинары по всему миру, самостоятельно или через обширную партнерскую сеть. Узнать больше
Бесплатная пробная версия
Загрузите самое новое ПО для проектирования плат. Узнать больше
Altium Designer: что делать если проект стал сложным?
Приветствую! Думаю, любой инженер или просто радиолюбитель/DIYщик/мейкер, занимающийся разработкой электроники, старается развивать свои навыки, которые растут вместе со сложностью выполняемых проектов. В какой-то момент человек достигает уровня, когда ему кажется, что проекты стали очень сложными, займут много времени на разработку и надо что-то с этим делать — нужно оптимизировать свою работу. Сегодня я расскажу как в Altium Designer 18 (далее AD или AD18) повысить производительность своего интеллектуального труда и сэкономить время, нервы и деньги.
Введение
Теперь немного информации для тех, кто не знает что такое Altium Designer. Это один из трех популярных профессиональных САПР, которые позволяют разрабатывать электронику практически любой сложности. Два оставшихся пакета — это Mentor Expedition (и PADS наверное) и Allegro Cadence. У каждого из этих 3-х пакетов есть свои плюсы и минусы, а так же условная специализация. Сегодня сравнений не будет, поэтому я лишь скажу почему выбрал Altium для себя:
Я хочу научиться работать в Altium, но он меня пугает
Когда-то, году так в 2011-2012, мне довелось впервые поработать в AD, он мне показался крутым, но страшным, т.к. в тот момент английский для меня был преградой и вообще было не понятно как в нем работать. Преодолеть свой страх перед огромным количеством инструментов и функционала мне помогли видео-ролики от тов. Сабунина (спасибо ему), которые есть на youtube на русском языке и описывают базовые простые вещи, позволившие сделать первые шаги в освоение. За прошедшие 6 лет информации по AD на русском стало еще больше, поэтому порог вхождения стал еще ниже, так что не бойтесь и учитесь.
Чтобы вам было легче осваивать Altium Designer предлагаю парочку «пряников» от себя:
Когда проект становится сложным?
У любого более менее серьезного проекта, будь то исходный код какой-то программы или принципиальная схема электронного устройства, всегда есть черта после которой наступает хаос, проект становится непонятным, его сложно проверять и тестировать, он выходит из под контроля.
Данная граница индивидуальна для каждого разработчика: один может отлично разобраться в устройстве из 1000 компонентов, а другой начинает допускать ошибки и испытывает сложности с проектом из 200 компонентов. Вообще оценка в количестве электронных компонентов немного субъективная, но общую суть проблемы понять позволяет.
Из выше написанного можно сделать следующий вывод:
Проект становится сложным, когда разработчику становится необходимым выполнять действия по сохранению читаемости и понятности исходников проекта.
До какого-то момента вы можете конечно забить на все и «рисовать» на схеме что угодно и как угодно, например, как тут: 
Все сливается, схема выполнена неаккуратно и в конечном итоге это приведет к тому, что где-то криво или не туда провели дорожку, в этом хаосе сразу не заметили и в итоге режете проводники на платах и подпаиваете сопли.
Давайте посмотрим еще на один шедевр — схема arduino, выполненная в AD:
Как вам? Мне вот больно… Смотрю я на R2 и R3, вроде понятно что это подтяжки для I2C, но где этот I2C и около какого разъема они должны быть для меня загадка и тут приходится уже искать долго и нудно, при чем это схема с малым количеством компонентов и простая, а уже хаос.
Теперь как альтернатива — пример из своих произведений (кликабельно):
Смотрите на схему и я думаю вам сразу понятно как минимум где вход, а где выход — «стрелки» вам на это намекают, да и мы не арабы, читаем (в том числе и схемы) слева направо. Функция у модуля одна — трехфазный синфазный фильтр и ничего лишнего. Схема сделана аккуратно и занимаете 1 лист в документации. 1 лист — 1 функция.
На самом деле то о чем я написал выше — мелочи, важные и облегчающие жизнь, но все таки мелочи. Хотя я надеюсь общую идеологию вы уловили, давайте теперь подведем итог как же «надо» делать:
Критикуешь? Предлагай!
Теперь раскритиковав других необходимо предложить альтернативу «как надо делать». Стоит понимать, что описанное в статье лишь субъективное мнение автора, основанное на опыте работы и собственном взгляде на мир.
Предлагаю сделать как все нормальные люди, то есть сначала сделаем через жопу плохой вариант схемы, а затем героически решим все проблемы и доведем до приемлемого состояния. Поехали!
Создаем проект в Altium Designer. В нем для примера я изображу 6-ти фазный buck преобразователь DC/DC. У меня будет 6 силовых каналов и 1 МК для управления всеми фазами. Каждый силовой канал будет выглядеть следующим образом (кликабельно):
Сам канал силовой я изначально начертил правильно. Если посмотрите внимательно, то у меня на схеме есть входы сигнало — 2 ШИМа слева + VCCIN с GND, есть выход — VCC5V и GND. Сам модуль выполняет одну задачу — преобразует VCCIN в 5В. Дальше делаем плохо…
Тут мы натыкаемся на первое ограничение — один канал занимает практически весь лист А3, у нас их 6, следовательно если я увеличу лист до А2 все равно не уместится. Можно увеличить лист до А1 — отлично, пока что мы рукожопы неопытные разработчики и идем по такому пути и наблюдаем следующую картину (кликабельно):
Вроде как пока понятно — есть 6 каких то кусков схемы, есть МК внизу. Вот только это 30% схемы, что еще нужно? Обвязка МК + обратные связи? Конечно! Устройство должно общаться с внешним миром? Конечно, добавим RS485. Аааа, еще нужно питание для драйверов, то есть из VCCIN необходимо получить +12В и для этого добавим DC/DC! Еще же МК… ему надо еще 1 DC/DC и теперь добавив все это — смотрим (кликабельно):
Понятно что тут? А если бы я не сказал изначально о функционале устройства? А если вдобавок к этому еще и отдельные куски схемы рисовал коряво? А если УГО компонентов в библиотеках нарисованы изначально криво? Напугал? То-то же…
Что же делать?
Теперь давайте поразмышляем… В данном устройстве всего компонентов 150, в моих средних проектах связанных с силовой электроникой, их обычно от 1500 до 4000, то есть масштаб бедствия вы представляете, когда таких листов А1 как выше будет 10 штук и все они захламлены и забиты. Ошибки неизбежны!
Смотрим и думаем дальше. Первое что стоит сделать — сформировать модули. У меня они все сформированы, т.к. я их просто копировал с одной домашней поделки, но один модуль разбил — EEPROM память по I2C работающую. Я совершил ошибку такую же как в схеме ардуины, как стоит сделать:
Как видите я собрал в одну «кучку» микросхему памяти, блокирующий конденсатор по питанию, который будет стоять около нее и подтяжки к +3.3В. Теперь мне не придется искать по схеме все компоненты, которые нужны для обвязки микросхемы памяти, они все уже в одном месте. Кстати не обязательно выделять отдельный лист под каждую мелкую микросхему, все таки EEPROM это не отдельный модуль, а скорее часть обвязки микроконтроллера. МК с обвязкой — вот это уже модуль достойный отдельного листа.
Идем дальше… У нас есть повторяющиеся части схемы, например, 2 абсолютно одинаковых канала для обратной связи на операционном усилителе (ОУ), еще 6 абсолютно одинаковых силовых каналов. Это можно оптимизировать тоже.
Еще одна светлая мысль — если все 6 каналов buck одинаковые, то и трассировка у них наверняка будет одинаковая. Этим надо воспользоваться. Может можно развести дороги для одного модуля, а потом оставшимся 5-ти сказать «а ну повтори»? Оказывается можно, AD позволяет нам очень сильно облегчить себе жизнь.
Давайте делать красиво!
С чего начинается любое электронное устройство? С идеи разумеется. Как эту идею превратить во что-то материальное? Например, можно нарисовать блок-схему, где будет отображаться макро-функционал. Сильно мудрить не надо, достаточно картинки на доске или листке бумаги:
На листке уместился весь функционал нашего устройства. Во-первых, данная схема дает нам понять как устройство в принципе работает: есть силовая часть (Buck) 6-ти канальная, которой управляет МК (MCU), который для управления получается 2 сигнала обратной связи через ОУ (Amp.), а так же имеется парочка dc/dc для самопитания и интерфейс Modbus для связи с миром. Во-вторых, по схеме сразу видно готовые функциональные блоки.
Теперь нам необходимо создать в AD 5 листов А3 и в каждый перенести соответствующую часть схемы, но перед этим необходимо рассмотреть типы соединений и цепей, которые мы будем использовать в AD:
Теперь нам необходимо задать с помощью Place Port сигналы, которые будут выходить за пределы модуля. Например, для модуля с операционным усилителем это будет выглядеть так:
Далее жмем Accept Changes и в открывшемся окне жмем Execute Changes:
Закрываем лишние окна и видим, что нашим обозначения (D?, R?, C? и т.п.) получили уникальные номера. После проделанных действий мы получаем вот такой проект — PDF.
Ну как? Думаю никто не станет спорить — все аккуратно, понятно как работает с первого взгляда, нет помойки на схеме. Теперь осталось за малым — нам надо как-то из одного листа создать 6 каналов и вообще соединить все в кучу.
В нем мы видим список наших Place Port. Выбираем все и жмем Add Sheet Entries, устанавливаем в наш модуль и задаем общий тип шрифта, получаем такой модуль:
Теперь повторяем тоже самое для остальных 4-х модулей и на выходе получаем вот такую структуру:
Тут стоит обратить внимание на 2 момента:
Клонируем
Теперь когда мы создали все модули необходимо увеличить их количество для того, чтобы получить 6 каналов для силовой части и 2 канала для операционных усилителей. Как говорится выхода всегда два, даже если тебя съели и данный случай не исключение. Я покажу оба способа:
Теперь необходимо соединить цепи. Начну с простого — наши выходы OUT-5V у всех каналов должны объединяться, т.к. все наши фазы работают как один преобразователь на общий выход. Для этого мы просто из Place Port выводит обычную цепь и подключаем ее на выходной разъем:
Теперь необходимо сказать AD, что наши порты PWM-H это не один порт/цепь, а 6 раздельных каналов. Для это кликаем по Place Port с именем PWM-H и в графу с именем пишем REPEAT(PWM-H), это создаст 6 разных цепей:
Теперь необходимо вывести обычную цепь (Ctrl+W) из Place Port с именем REPEAT(PWM-H) и дать этой цепи имя PWM-H с помощью инструмента NetLabel. Затем из цепи необходимо вывести шину (Bus) и дать ей имя PWM-H[1..6]. Таким образом из одного порта мы вывели 6 разных цепей у которых будут имена PWM-H1, PWM-H2 и так далее:
Далее шину PWM-H[1..6] мы подключаем к выходу шины на модуле MCU для верхних транзисторов полумоста. Аналогичные процедуры так же необходимо провести для нижний транзисторов и так же прокинуть шину, в итоге мы будем иметь схему следующего вида:
Теперь познав дзен давайте переделаем «по-джедайски» модуль с операционным усилителем, чтобы не оставлять костыль в виде копипасты. В результате получим финальную версию принципиальной схемы:
На этому мы с принципиальной схемой закончим, финальный результат вот — PDF. Как видите схема вышла простейшая, всего пару полу-пустых листов А3, разобраться в ней сможет любой радиолюбитель с минимальными затратами времени и нервов.
Экономим десятки человеко-часов на трассировке
В современных реалиях, когда степень интеграции компонентов (микросхем) достаточно высокая, разработка принципиальной схемы занимает все меньше и меньше времени. Уже не так часто встретишь на 90% аналоговых монстров и это хорошо. «Слабым местом» в процессе разработки устройства остается проектирование печатной платы (PCB). Современные САПР предоставляют множество различных инструментов для сокращения трудозатрат на разработку платы и именно это было основной целью данной статьи.
Как я ранее указывал, в нашем устройстве есть несколько повторяющихся модулей: buck и ОУ. Если вы посмотрите на современные устройства, то во многих будет множество таких повторений, например, 4-х канальный осциллограф у которого все каналы идентичны. Мы можем конечно трассировать каждый канал руками, а можем и упростить себе жизнь.
Теперь жмем Execute Changes и в результате получаем вот такую печатную плату:
Как видите на плате появилось 6 красных зон, которые называются комнатами (Room). В каждой комнате находятся электронные компоненты для одного канала и ничего более. Теперь необходимо задать габариты комнаты, то есть указать какую конкретную площадь будут занимать компоненты нашего канала и сделать компоновку деталей. Выглядит это следующим образом:
Так будут распологаться компоненты каждого канала и именно такую площадь занимать. Правда что-то мне тут не нравится… Ага! Обозначения компонентов в слое шелкографии (белый надписи) имеют не сквозную нумерацию, а нумерацию в формате «Обозначение_Название комнаты», то есть у нас есть резисторы R6_BUCK1, R6_BUCK2 и так далее. Я хочу чтобы не было приставки «_BUCK1» и у каждого компонента был свой номер. Нажимаем Ctrl+L и затем идем в меню Annotate Options, где видим такое меню:
Теперь необходимо выбрать вариант нумерации $ComponentPrefix$GlobalIndex и нажать ОК. Нажимает Reset All чтобы все значения скинуть и затем нажимаем Anotate Designated. Как видим в канале BUCK2 компоненты сменили свои обозначения с R6_BUCK2 на более привычные нам обозначения R6, R7 и т.д.:
Имея адекватную компоновку и обозначения переходим к трассировке — выполним трассировку цепей внутри одной комнаты «BUCK6» и получим вот такую картину:
Я не стал разводить все, GND оставил не тронутой, т.к. это обычно единым полигоном заливается. Для демонстрации достаточно. Теперь делаем следующее:
Я не поставил галку и выбрал кликами 2 канала, т.к. бывают ситуации, когда, например, не все каналы идентичны. Вспомни VRM на материнке у CPU, там часто 3-4 фазы с одной стороны, а еще 3-4 с другой. Применительно к моему случаю это могут быть 3 фазы с одной разводкой и еще 3 фазы с другой. Думаю обща идеология понятна. Теперь давайте посмотрим на результат:
Наблюдаем 3 идентичных канала и самое главное — времени я потратил на все каналы как на 1. В данном абстрактном случае экономия времени в 6 раз, но и в реальных задачах порядок уменьшения трудозатрат примерно такой же. Да и не маловажный фактор — если делать 6 каналов руками, то «глаз замыливается» из-за однотипной работы и велика вероятность допустить ошибку или сделать компоновку кривую.