デザインバリアントの操作

はじめに

多様性は人生のスパイスだとよく言われます。それはPCB設計においても同じことが言えます。驚くかもしれませんが、多くの企業が「利益」というものを追求してビジネスを行っています（皮肉な声で言っています）。利益が扉を開け、人々を雇用している理由であることは全く理解できます。彼らが利益を向上させる重要な方法の一つは、顧客に提供できる製品ラインの多様性を持つことです。しかし、複数の製品を開発を通じて導入することは、どの会社にとっても非常にコストがかかります。したがって、これらの製品ラインを設計バリアントとして開発するとき、莫大な節約を実現できます。一つのPCB設計において、組み立てのバリエーションを開発します。この方法により、企業は「より多くの利益を少ない投資で」得ることができます。製品開発にかかる費用を抑えつつ、利益を増やすことができます。しかし、設計バリアントを扱う際には、特に注意を払うべきいくつかの領域があり、このブログで（一部）取り上げることになります。

設計バリアントとは何か？

デザインバリアントの概念は、単一のPCBデザインを取り、組み立て側で、特定のコンポーネントを変更することを意味します。具体的には、インストールしない、または代替コンポーネントを選択して特定の組み立てに取り付け、最終的に異なるエンド製品を作成します。素晴らしい例を挙げましょう：異なるメモリサイズのDRAMを使用するPCBデザインがあります。その方法では、複数の製品ラインをサポートできます。

考えるべきポイント

PCBバリアントというものは存在しません。PCBは変更できません。代替バリアントコンポーネントを扱う際には、特定のコンポーネントが「ドロップイン」交換品である必要はないことを知っておくことが重要です。しかし、それは大きな警告を伴い、物理的にも電気的にも、すべてのコンポーネントシナリオに備えるための計画が少し必要です。物理的には、先ほどのDRAMの例で、市場は4Mb（256KX16）から64Gb（2G X 32）まで、合計112種類の異なるメモリサイズを、合計186種類の異なる物理的フットプリントを使用して提供しています。したがって、製品で市場のすべてのDRAMをカバーすることはおそらく不可能であることがわかります。

ここで、重要な決定を迫られています。具体的に、製品のどのようなデザインバリエーションを提供するかです。市場性が高いと評価されたものの中から、おそらくいくつかの人気のあるものを選ぶでしょう。全てのバリエーションが単一のフットプリントを使用することが望ましいですが、そうでない場合もあります。そのため、それらのバリエーションに対応する必要があります。その対応方法の一つが、複数のフットプリントモデルを使用することです。私の個人的なベストは、同じ位置で最大4つの異なる物理的コンポーネントを収容できる複数フットプリントでした。特に高速設計において複数のフットプリントを使用する大きな欠点は、余分な未使用銅の影響と信号の整合性

を維持することです。もう一つの問題は、代替コンポーネントを電気的に扱うことです。それはドロップイン交換可能なものではないかもしれません。この問題の完璧な解決策は、DIPスイッチやディスクリート（ゼロオーム抵抗）などの選択コンポーネントを使用して、代替バリアントコンポーネントを構成する方法です。

パラメータ情報の取り扱い

アセンブリバリアントを扱ったことがある人なら、それがAltiumのパラメトリック技術にどのように結びついているかを理解しています。PCBは、Fabドキュメントに渡される独自のパラメータ情報を持ち、バリアントはアセンブリドキュメントに必要なユニークな情報を持つ独自のレベルを持っています。数年前、私は合計12種類の異なるPCBAバリアントを持つPCBデザインを行いました。主な問題は、それぞれがユニークな部品番号、プリント回路基板アセンブリ（PCBA）名、そして単一のPCBからの異なるリビジョンレベルを持っていたことでした。各バリアントをどのように文書化するかは非常に重要です。特に、先に述べたような設定コンポーネントを使用する場合はなおさらです。結果として、各PCBAには異なる文書パッケージがあります。

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バリアントを作成する際には、そのバリアントのさまざまなパラメータを設定する能力もあります。少なくともバリアント名、バリアント番号、リビジョンを推奨します。

テンプレートでこれらのバリアントパラメータ名を使用すると、ドキュメントテンプレートで特定のバリアントパラメータを使用します。このバリアントとパラメータの領域をさらに研究し、テンプレートでそれらをどのように使用できるかを学ぶことを強くお勧めします。Altiumの力とプロセスおよびドキュメントの標準化を始めて見ることができます。

結論

ここで提供できたものは、PCBデザインバリアントの完全な最終的な言葉や証言ではありませんでした。しかし、Altiumで「ディシプリン」のいくつかを実践し始めるとき、たとえばデザインやBOMバリアント、パラメータをテンプレートの理解と少し混ぜ合わせると、Altiumを別のレベルで使用し始めることに気付いていただけたことを願っています。それがまさに戦いの半分です—私たちが持っているツールを理解し、それらをより良く使用する方法を理解することです。

多くのデザイナーがAltiumソフトウェアの潜在能力の10〜20％しか使用していないことを見てきました。それは、高性能スポーツカーのハンドルの後ろに座って、一度もファーストギアから車を出さないようなものです。私たちにとっては、ギアを変える時です。

デザインバリアントの作成

すべてのバリアントは、設計のスキーマティックで設定および管理されます。存在する各コンポーネントには、3つのオプションがあります。コンポーネントが取り付けられている、取り付けられていない、または代替コンポーネントに置き換えられるのいずれかです。すべてのバリアントコンポーネントが取り付けられている場合、これをベースバリアントと呼びます。

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バリアントを追加するには—その通り—<Add Variant>をクリックします。これにより、コンポーネントリストに列が追加されます。また、コンポーネントを選択し、Eclipseコントロールと呼ばれるものを選択することで、バリアントを変更することもできます。これにより、3つのオプション（Fitted、Non-fitted、またはAlternate component）のいずれかを選択できます。

プロジェクトリストでそれらを選択することにより、さまざまなバリアントが表示されます（それを速く3回言ってみてください）。フィットしていないコンポーネントと代替バリアントコンポーネントは完全に設定可能です。

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