Как создать макет печатной платы из схемы в Altium Designer

Вы как всегда проделали отличную работу по разработке схемы печатной платы. Схема определена и вы готовы приступить к ее разводке. Но на этот раз всё немного по-другому. Возможно, вам недоступны обычные ресурсы для разводки или вы хотите попробовать сделать свой первый макет самостоятельно. Как бы то ни было, вы готовы приступить к проектированию печатной платы, но не знаете, как создать ее на основе схемы в Altium Designer.

К счастью, следующий шаг в Altium Designer очень прост. Здесь мы рассмотрим очень простую схему печатной платы и узнаем, что нужно сделать, чтобы синхронизировать ее с новой конструкцией платы. Эта небольшая простая конструкция скорее всего не похожа на те схемы, с которыми вы имеете дело на практике, но основные действия по передаче данных из схемы в печатную плату будут такими же. Создание макета печатной платы из схемы не обязательно должно быть сложным, а Altium Designer может служить универсальным инструментом для такого преобразования.

Как преобразовать схему в макет печатной платы в Altium Designer

Процесс преобразования схемы в макет печатной платы в Altium Designer состоит из трех простых шагов:

• Шаг 1. Подготовка к синхронизации конструкции

• Шаг 2. Импорт данных проекта в печатную плату с помощью редактора схем

• Шаг 3. Определение стека слоев

На шаге 1 выполняется проверка схемы на предмет нарушений правил конструирования, которые не позволяют синхронизировать схему с макетом печатной платы. Этот первый шаг синхронизации гарантирует, что после создания макета печатной платы все последующие изменения схемы могут быть немедленно импортированы в ее макет. На шаге 2 с помощью редактора схем плата импортируется в пустой макет. Вам потребуется создать новый файл печатной платы в текущем проекте, а затем с помощью редактора схем импортировать посадочные места компонентов в новую плату. На шаге 3 вам нужно определить стек слоев для новой печатной платы. Выполнив эти три шага, можно приступить к размещению компонентов и трассировке соединений.

Можно ли импортировать существующий файл схемы в новую печатную плату в Altium Designer?

Ответ: Да! Если у вас есть существующий файл схемы из другого проекта и вы хотите импортировать схему в новую печатную плату, вы можете просто добавить существующий файл схемы в новый проект и выполнить описанные выше три шага. Вам не потребуется создавать схему заново. Если вы хотите импортировать существующую схему в новый макет в Altium Designer, соблюдайте ряд рекомендаций для повторного использования схемы. Подробнее о повторном использовании схемы см. в этой статье.

Если вы решили пойти по пути повторного использования конструкции и импортировать схему в новую печатную плату, нужно обязательно создать библиотеки для условных обозначений и посадочных мест компонентов вашей печатной платы. Это особенно важно, если вы используете специальные компоненты, которые отсутствуют в стандартном наборе библиотек компонентов Altium Designer. Это также важно, если вы хотите использовать схему печатной платы, созданную другим проектировщиком.

Что можно ожидать в редакторе макетов печатных плат?

Платы. Схемы. Больше плат. Трассы повсюду, а иногда и летающая обезьяна. Ладно, может быть и ничего такого.

На самом деле, главное, что вам нужно, чтобы преобразовать схему в макет печатной платы — это доступ к компонентам и функциям их размещения, а также к трассам и трассировке для размещения медных проводников. Если эти первоначальные требования выполнены, вам понадобится доступ к представлениям печатных плат и выходным файлам, таким как посадочные места, файлы Gerber и 3D-модели печатных плат.

В идеальной ситуации вы сможете преобразовать схему в печатную плату с помощью редактора схем и легко получить из нее готовый макет. Затем вы сможете поработать над компонентами, медными проводниками, решениями группы разработчиков ECAD/MCAD и требованиями к закупкам, чтобы оптимизировать конструкторские файлы вашей печатной платы для производства.

В рамках этого процесса Altium Designer предусматривает несколько важных функций, которые помогут гарантировать отсутствие ошибок при создании печатной платы на основе схемы. Вы сможете быстро проверить макет Altium Designer на соответствие правилам и ограничениям конструирования, легко определить стек слоев, провести моделирование платы и многое другое. Интегрированные инструменты конструирования Altium Designer обеспечивают синхронизацию схемы и макета печатной платы без использования внешней программы для ввода схемы, что позволяет эффективно оптимизировать процесс преобразования схемы в плату.

В этом видео предлагается краткое знакомство с основами работы в Altium Designer, чтобы вы могли научиться создавать печатные платы из схем: 

Теперь посмотрим, как с помощью Altium Designer импортировать схему в печатную плату:

Шаг 1. Подготовка к синхронизации конструкции

Прежде всего нужно окончательно проверить схему печатной платы, чтобы убедиться, что она готова к разводке. Это, конечно, не означает, что дизайн интерфейса и схема определены окончательно — скорее всего еще будет внесено много изменений, прежде чем вы будете готовы к производству. Но вам нужно убедиться, что макет не содержит никаких сюрпризов. Поищите дублированные схемы, например забытые копии, части, которые должны были быть удалены и т. д.

Теперь давайте убедимся, что схема в порядке, используя процесс проверки в редакторе схем Altium Designer. Для этого нам нужно скомпилировать схему, которая будет генерировать все внутренние детали конструкции, включая соответствие соединений между компонентами и цепями. В процессе компиляции проводится множество проверок проекта на соответствие схемы печатной платы правилам конструирования. Итак, прежде чем приступить к компилированию, давайте посмотрим, как установить эти правила в раскрывающемся меню Project > Project Options (Проект > Параметры проекта).

Настройки Project Options в Altium Designer

На рисунке выше вы можете видеть изображение первых четырех вкладок диалогового окна параметров. Во-первых, вы можете определить, какую ошибку вам нужно увидеть и как она будет представлена. Затем вы можете указать, какие типы контактов могут соединяться между собой, и далее перейти на третью вкладку, где можно настроить классы цепей и компонентов. И наконец, вы можете видеть вкладку с настройками компаратора.

Эта вкладка определяет, как будут представлены различия между схемой и макетом печатной платы. Она становится важна, когда вы добавляете в свою печатную плату дополнительные правила конструирования. Обычно вы не будете вносить здесь много изменений, но в документации от Altium Designer можно найти подробные сведения о настройке.

Теперь вы готовы компилировать схему печатной платы. Чтобы включить компилятор, перейдите в раскрывающееся меню Project > Compile PCB Project…. (Проект > Компилировать проект печатной платы...). Если в проекте нет ошибок, то в ходе сеанса разработки схемы печатной платы не появится никаких сообщений.

Чтобы вы могли увидеть, как выглядит ошибка, мы удалили часть цепи, которая соединяет R1 с Q1 на рисунке ниже, и запустили компилятор. Как видите, Altium Designer сообщил нам, что к цепи «NetC1_1» подключен только один вывод. Как только я снова подключил эту цепь, компилятор, как и полагается, не выдал никаких сообщений.

Сообщение компилятора об ошибке конструирования

Шаг 2. Импорт данных проекта в печатную плату с помощью редактора схем

Теперь мы готовы преобразовать схему в макет печатной платы, но сначала нам нужна печатная плата для переноса. Щелкните правой кнопкой мыши на проекте и выберите Add New to Project > PCB (Добавить в проект > Печатная плата), как показано на рисунке ниже." В дереве проекта будет создан объект PCB. Щелкните его правой кнопкой мыши и сохраните под новым именем. Здесь я сохранил его с тем же именем, что и мой объект схемы.

Добавление нового объекта PCB в проект в Altium Designer

Теперь, когда объект PCB создан, вам нужно потратить некоторое время и настроить его в соответствии со своими потребностями, чтобы начать работу с макетом. Сначала вам потребуется настроить сетку и установить источник макета печатной платы. Соответствующие команды можно найти в раскрывающихся меню View > Grids (Вид > Сетки) и Edit > Origin (Изменить > Исходный). Вам также может понадобиться отредактировать или воссоздать очертания платы, чтобы она соответствовала нужным размеру и форме. Для этого сначала перейдите в раскрывающемся меню View (Вид) из представления 2D в режим планирования платы, а затем воспользуетесь соответствующими командами редактирования в раскрывающемся меню Design (Конструкция).

Теперь вы готовы к переносу данных проекта из схемы в макет печатной платы. Altium содержит в одной программе и редактор схем, и редактор печатных плат, а в главном меню есть команда schematic to PCB converter (конвертор схемы в печатную плату). В верхнем меню редактора печатных плат выберите команду раскрывающегося меню Design > Import Changes From… (Конструкция > Импортировать изменения из...). Появится диалоговое окно Engineering Change Order (Заказ на внесение технических изменений), как показано ниже.

Диалоговое окно Engineering Change Order в Altium Designer

Сначала нажмите кнопку Validate Changes (Проверить изменения) в нижней левой части диалогового окна. После того, как Altium Designer завершит проверку вносимых изменений путем синхронизации данных схемы с печатной платой, столбец Check (Проверка) в правой части диалогового окна заполнится зелеными флажками, указывающими на успешную проверку соответствующих элементов и схемных символов. Все элементы, не прошедшие проверку, следует изучить и исправить, чтобы получить полностью синхронизированную конструкцию.

Затем нажмите кнопку Execute Changes (Выполнить изменения). Altium Designer потребуется некоторое время для выполнения этих изменений, а вы можете наблюдать за ходом изменений в диалоговом окне заказа технических изменений. После завершения во всех строках столбца Done (Готово) будет стоять зеленая галочка, как можно увидеть на рисунке ниже.

Диалоговое окно Engineering Change Order после проверки и выполнения изменений

Поздравляем, вы успешно перенесли свои данные из схемы в печатную плату. Теперь вы можете закрыть диалоговое окно технических изменений и увидеть, что ваши компоненты расположены рядом с платой, как показано на рисунке ниже.

Данные схемы успешно перенесены в макет и готовы к размещению

На изображении выше вы можете заметить, что компоненты находятся в правом нижнем углу окна редактора печатных плат. При импорте схемы в печатную плату в Altium Designer компоненты в окне редактора печатных плат будут располагаться в псевдослучайном порядке. Прежде чем размещать компоненты на печатной плате, рекомендуется создать стек слоев для вашей платы и настроить ее размер. Это нужно сделать прямо сейчас, так как ваша стратегия маршрутизации может предусматривать использование переходных отверстий и вы, вероятно, будете использовать слои питания и заземления. Перейдите к следующему шагу для создания стека слоев.

Шаг 3. Определение стека слоев

Прежде чем приступить к макетированию, вам предстоит выполнить еще несколько задач. Необходимо продумать компоненты и ссылочные обозначения, собрать необходимую информацию о компонентах и согласовать их с поставщиками. Вам также потребуется настроить на печатной плате физическое стекирование слоев платы, их отображение и правила конструирования.

Диспетчер стека слоев в Altium Designer

Выше вы можете увидеть диспетчер стека слоев в Altium Designer. Эту команду можно найти в раскрывающемся меню Design. Она позволяет добавлять, копировать, удалять и перемещать физические слои в стеке печатной платы. Вы можете добавлять слои для маршрутизации сигнала, питания и диэлектрические слои платы. В диспетчере стека слоев также имеется калькулятор импеданса.

Чтобы настроить правила проектирования, откройте PCB Rules and Constraints Editor (Редактор правил и ограничений PCB) в раскрывающемся меню Design. Наконец, вам нужно будет настроить отображение слоев и объектов вашей платы с помощью панели View Configuration (Настройка вида). Ниже приведен пример вкладки Layers & Colors (Слои и цвета) панели настройки вида.

Панель View Configuration в Altium Designer

Теперь, когда данные схемы вашей печатной платы перенесены в макет, можно приступать к размещению компонентов на печатной плате. Вы можете начать перетаскивать компоненты по новой печатной плате и создавать ее макет. Расположив компоненты, вы можете приступить к прокладке трасс между ними с помощью функций маршрутизации в Altium Designer.

Показанная выше панель View Configuration очень полезна с точки зрения ускорения макетирования, поскольку позволяет включать определенные слои при маршрутизации и размещении компонентов. При размещении компонентов лучше всего включить поверхностный слой, слой шелкографии, механические элементы и слой заземления, который будет использоваться как опорный. Это поможет избежать ошибок макетирования, которые могут привести к проблемам с целостностью сигнала и заземлением печатной платы. Панель View Configuration чрезвычайно полезна, так как позволяет включать и выключать разные слои, чтобы четко отслеживать размещение и маршрутизацию компонентов.

Altium Designer — это единственный пакет программного обеспечения для проектирования печатных плат, который построен на унифицированной среде конструирования, что позволяет легко создавать печатные платы из схемы, как мы показали в этой статье. Вы можете передавать данные проекта между печатной платой и схемой; это упрощает многие задачи конструирования и повышает его производительность. Простая передача данных проекта из схемы в печатную плату — это только малая часть тех преимуществ, которые вам предлагает Altium Designer.

Если вы еще не пользуетесь Altium Designer для разработки схем и макетов печатных плат, обратитесь к эксперту Altium Designer, чтобы качественно расширить свои возможности конструирования.