Como Criar um Layout de PCB a partir de um Esquemático no Altium Designer

Você fez seu habitual excelente trabalho ao montar o esquemático da PCB. A circuitaria está definida e você está pronto para passar para o layout da PCB. Mas desta vez é um pouco diferente. Talvez seus recursos habituais de layout não estejam disponíveis, ou talvez você queira tentar fazer seu primeiro layout por conta própria. Seja qual for o motivo, você está pronto para começar a trabalhar no lado da placa do design de PCB, mas não tem certeza de como criá-lo a partir de um esquemático de PCB no Altium Designer.

Felizmente, o próximo passo no Altium Designer é muito direto. Vamos dar uma olhada aqui em um esquemático de PCB muito simples e ver o que precisa ser feito para sincronizá-lo com um novo design de PCB. Este pequeno design simples provavelmente não será nada parecido com os esquemáticos em que você está trabalhando, mas os passos básicos da transferência de dados do esquemático para a placa de circuito serão os mesmos. Criar um layout de PCB a partir de um esquemático de PCB não tem que ser difícil, e o Altium Designer pode servir como seu conversor tudo-em-um de esquemático para PCB.

Como Converter Esquemático para Layout de PCB no Altium Designer

O processo de como converter um esquemático em um layout de PCB no Altium Designer segue três passos simples:

• Etapa 1: Preparando para Sincronizar o Projeto

• Etapa 2: Use o Editor de Esquemáticos para Importar Dados de Design para uma PCB

• Etapa 3: Defina Sua Pilha de Camadas

A Etapa 1 é destinada a verificar seu esquemático quanto a violações de regras de design que impedem a sincronização do seu esquemático com o layout da sua PCB. Uma vez que o layout da sua PCB é criado, este primeiro passo de sincronização irá garantir que qualquer alteração posterior no esquemático possa ser imediatamente importada para o layout da PCB. A Etapa 2 envolve o uso do editor de esquemáticos para importar a placa para um layout de PCB em branco. Você precisará criar um novo arquivo de PCB no seu projeto atual e, em seguida, usar o editor de esquemáticos para importar as pegadas dos seus componentes para a sua nova PCB. Na Etapa 3, você definirá uma pilha de camadas para a sua nova PCB. Uma vez que você tenha completado estas três etapas, agora pode começar a organizar componentes e traçar conexões entre eles.

É Possível Importar um Arquivo de Esquemático Existente para uma Nova PCB no Altium Designer?

A resposta é: Sim! Se você tem um arquivo de esquemático existente de outro projeto e quer importar o esquemático para uma nova PCB, você pode simplesmente adicionar o arquivo de esquemático existente a um novo projeto e seguir os três passos acima. Você não precisará recriar o esquemático. Se você quer importar um esquemático existente para um novo layout no Altium Designer, certifique-se de seguir algumas melhores práticas para reutilização de design. Leia mais sobre reutilização de design neste artigo.

Se você decidiu seguir o caminho da reutilização de design e importar um esquemático para uma nova PCB, você deve garantir que criou bibliotecas para os símbolos esquemáticos da sua PCB e footprints para seus componentes. Isso é especialmente importante se você está usando componentes especiais que não são encontrados no conjunto padrão de bibliotecas de componentes no Altium Designer. Isso também é importante se você quer reutilizar um esquemático de PCB que foi feito por outro projetista de PCB.

O Que Você Pode Esperar em um Editor de Layout de PCB?

Placas. Circuitos. Mais placas. Trilhas por todo lado, e o ocasional macaco voador. Ok, talvez um desses não pertença.

Na realidade, a principal coisa que você precisa saber para converter um esquemático em layout de PCB é que você tem acesso a componentes e recursos de colocação de componentes, bem como trilhas e roteamento de trilhas para colocação de cobre. Após esses requisitos iniciais serem atendidos, você vai querer acesso a visualizações de circuito impresso e saídas de arquivo como footprints de PCB, arquivos Gerber e modelagem 3D.

Em um cenário ideal, você converterá um esquemático em uma PCB com seu editor de esquemáticos e o traduzirá facilmente em um layout finalizado. Então, você poderá trabalhar com seus componentes, configuração de cobre, intervenções da equipe de design ECAD/MCAD e requisitos de compra para otimizar seus arquivos de design de PCB para fabricação.

Como parte desse processo, o Altium Designer inclui várias ferramentas de design importantes que ajudam a garantir que você crie um design de PCB livre de erros a partir de um esquemático. Você poderá verificar rapidamente seu layout do Altium Designer contra suas regras e restrições de design, definir facilmente sua pilha de camadas, executar simulações do seu design e muito mais. As ferramentas de design integradas do Altium Designer são projetadas para manter seu esquemático de PCB e layout sincronizados sem usar um programa externo para captura de esquemáticos, o que agiliza eficientemente o processo de esquemático de PCB para placa de circuito.

Assista a este vídeo para uma demonstração rápida de como começar com o básico para que você possa aprender a criar PCB a partir de esquemático no Altium Designer: 

Agora, vamos ver como importar um esquemático para um PCB no Altium Designer:

Passo 1: Preparando para Sincronizar o Design

A primeira coisa a fazer é dar ao seu esquemático de PCB uma última revisão para garantir que está pronto para iniciar o layout. Isso obviamente não significa que você terminou com o design inicial e a captura de esquemático -- provavelmente haverá muitas mudanças antes de estar pronto para a fabricação. Mas você quer ter certeza de que não haverá surpresas no layout. Procure por circuitos duplicados como cópias esquecidas, partes que deveriam ter sido deletadas, etc.

Agora, vamos garantir que o esquemático esteja correto usando o processo de verificação no editor de esquemáticos PCB do Altium Designer. Para fazer isso, precisaremos compilar o esquemático, o que gerará todos os detalhes internos do projeto, como o mapeamento de conectividade entre componentes e redes. Enquanto o projeto está sendo compilado, uma série de verificações diferentes será executada para verificar o esquemático do PCB de acordo com as regras de design. Então, antes de compilarmos, vamos dar uma olhada em como configurar essas regras acessando o comando do menu suspenso; “Projeto > Opções do Projeto”.

As configurações de Opções do Projeto no Altium Designer

Na imagem acima, você pode ver um montagem das quatro primeiras abas da caixa de diálogo de opções. Primeiro, você tem a capacidade de controlar qual erro deseja ver e como ele é relatado. Em seguida, você pode controlar quais tipos de pinos são permitidos se conectar entre si, seguido pela terceira aba, que você pode usar para configurar classes de redes e componentes. Por último, você pode ver a aba que mostra as configurações para o comparador.

Isso controla como as diferenças entre o esquemático da placa de circuito e o layout são relatadas e torna-se importante quando você começa a adicionar regras de design extras ao seu PCB. Na maioria das vezes, você não fará muitas alterações aqui, mas pode encontrar detalhes sobre como configurar isso em a documentação do Altium Designer.

Agora você está pronto para compilar o esquemático do seu documento PCB. Vá até o menu “Projeto > Compilar Projeto PCB…” para acionar o compilador. Se o seu design não tiver nenhum erro, sua sessão de design esquemático de PCB não retornará nenhuma mensagem.

Para mostrar como um erro parece, removemos uma parte da rede que conecta R1 a Q1 na imagem abaixo e executamos o compilador. Como você pode ver, o Altium Designer nos informou que a rede “NetC1_1” só tem um pino nela. Uma vez que reconectei essa rede, o compilador executou sem erros relatados, como deveria.

O relatório do compilador de um erro de design

Passo 2: Use o Editor Esquemático para Importar Dados de Design para um PCB

Agora estamos prontos para converter o esquemático em layout de PCB, mas primeiro precisamos de um PCB para transferir também. Clique com o botão direito do mouse no projeto e selecione “Adicionar Novo ao Projeto > PCB” conforme mostrado na imagem abaixo. Isso criará um objeto PCB na sua árvore de projeto. Uma vez criado, clique com o botão direito nele e salve-o com um novo nome, no meu caso, eu salvei com o mesmo nome do meu objeto esquemático.

Adicionando um novo objeto PCB ao projeto no Altium Designer

Com o objeto PCB criado, agora você vai querer dedicar algum tempo para configurá-lo da maneira que deseja antes de iniciar seu trabalho de layout. Primeiro, você vai querer configurar a grade de que precisa e definir a origem do layout da placa de circuito impresso. Você encontrará os comandos de menu para isso no menu suspenso “View > Grids” e no menu suspenso “Edit > Origin”. Você também vai querer editar ou recriar o contorno da placa para que tenha o tamanho e a forma de que precisa. Para fazer isso, você primeiro mudará a visualização da placa de 2D para o modo de planejamento da placa no menu suspenso “View”, e então usará os comandos de edição apropriados no menu suspenso “Design”.

Neste ponto, você está pronto para transferir os dados de design do esquemático para o design de PCB. O Altium inclui o editor de esquemáticos e o editor de PCB no mesmo programa, e existe um comando "conversor de esquemático para PCB" no menu principal. No menu superior no editor de PCB, selecione o comando do menu suspenso “Design > Importar Alterações de…”. Você verá a caixa de diálogo “Ordem de Mudança de Engenharia” aparecer como mostrado abaixo.

A caixa de diálogo Ordem de Mudança de Engenharia no Altium Designer

Primeiro clique no botão “Validar Alterações” no lado inferior esquerdo da caixa de diálogo. Após o Altium Designer terminar de validar as alterações que você está fazendo, sincronizando os dados do esquemático com o PCB, a coluna “Verificar” à direita da caixa de diálogo será preenchida com marcas de verificação verdes indicando que esses itens e quaisquer símbolos esquemáticos que foram validados com sucesso. Quaisquer itens que não validarem terão que ser investigados e corrigidos para obter um design totalmente sincronizado.

Em seguida, clique no botão “Executar Alterações”. Levará um momento para o Altium Designer executar essas alterações, e você pode acompanhar o progresso das alterações na caixa de diálogo da ordem de mudança de engenharia. Uma vez completado, todos os itens da lista terão uma marca de verificação verde na coluna “Concluído”, como você pode ver na imagem abaixo.

A caixa de diálogo da Ordem de Mudança de Engenharia após validar e executar a mudança

Parabéns, você transferiu com sucesso seus dados de design do esquemático para a placa de circuito. Agora você pode fechar a caixa de diálogo da ordem de mudança de engenharia e verá seus componentes colocados ao lado do contorno da placa de uma forma semelhante à imagem abaixo.

Os dados esquemáticos foram transferidos com sucesso para o layout e estão prontos para serem colocados

Na imagem acima, você notará que os componentes estão no canto inferior direito da janela do editor de PCB. Quando você importa um esquemático para um PCB no Altium Designer, os componentes aparecerão colocados de forma pseudo-aleatória na janela do editor de PCB. Antes de começar a organizar os componentes ao redor da sua placa de circuito impresso, é melhor criar a pilha de camadas para sua placa e ajustar o tamanho da placa. Você deve fazer isso agora, pois sua estratégia de roteamento pode envolver o uso de vias, e você provavelmente estará usando camadas de plano para alimentação e terra. Vá para a próxima etapa para criar sua pilha de camadas.

Etapa 3: Definir Sua Pilha de Camadas

Antes de poder prosseguir com o layout, ainda há mais algumas tarefas a fazer. Pensar nos seus componentes e designadores de referência, reunir as informações necessárias sobre seus componentes e confirmar com os fornecedores é necessário. Você também vai querer configurar o PCB para a pilha física de camadas da placa, a exibição dessas camadas e as regras de design.

O Gerenciador de Pilha de Camadas no Altium Designer

Acima, você pode ver o gerenciador de pilhas de camadas no Altium Designer. Você encontrará este comando no menu suspenso "Design". Ele permitirá que você adicione, copie, exclua e mova camadas físicas na pilha de PCB. Você pode adicionar camadas para roteamento de sinal, planos de alimentação e camadas dielétricas da placa. O gerenciador de pilhas de camadas também oferece um calculador de impedância.

Para configurar suas regras de design, use o "Editor de Regras e Restrições de PCB" encontrado no menu suspenso "Design". Por último, você vai querer configurar a exibição das camadas e objetos do seu PCB usando o painel "Configuração de Visualização". Abaixo está um exemplo da aba "Camadas & Cores" do painel de configuração de visualização.

O painel de Configuração de Visualização no Altium Designer

Agora que os dados esquemáticos do seu PCB foram transferidos para o layout, você está pronto para começar a organizar componentes no seu PCB. Você pode começar arrastando seus componentes pelo seu novo PCB e criar seu layout de PCB. Uma vez que você organizou os componentes, você pode começar a rotear trilhas entre eles com as funcionalidades de roteamento no Altium Designer.

O painel de Configuração de Visualização mostrado acima é muito útil para acelerar seu processo de layout, pois permite que você ative camadas específicas enquanto faz o roteamento e arranjo dos componentes. Ao colocar componentes, é melhor ativar a camada de superfície, a camada de silk screen, os mecânicos e a camada de plano de terra que você estará usando como referência. Isso ajuda a prevenir erros de layout que podem criar problemas de integridade de sinal e aterramento em seu PCB. O painel de Configuração de Visualização é extremamente útil, pois você pode alternar diferentes camadas para ligado e desligado, de modo que você possa ver claramente como está arranjando e roteando os componentes.

Altium Designer é o único software de design de PCB que é construído em um ambiente de design unificado, o que permite que você crie PCBs a partir do esquemático como mostramos aqui. Você pode passar dados de design de ida e volta entre o PCB e o esquemático; isso torna muitas tarefas de design mais simples e produtivas. A fácil transferência de dados de design do esquemático para a placa de circuito é apenas o começo de todos os benefícios que o Altium Designer vai oferecer a você.

Se você ainda não começou a usar o Altium Designer como seu software principal para esquemático de PCB e layout, leve seu projeto de PCB para o próximo nível conversando com um especialista no Altium Designer.