Designvarianten

Wenn ein Produkt in mehreren variations mit unterschiedlichen Optionen oder Funktionen entwickelt und gefertigt werden soll, lässt sich durch den Einsatz von design variants vermeiden, dass für jede Ausführung eine eigene Version des Designs erstellt werden muss.

In der Praxis verwendet eine Designvariante dasselbe Basisdesign, die Leiterplatte wird jedoch mit den für die jeweilige Variante festgelegten Bauteilen bestückt. Bei der Erzeugung der Fertigungsunterlagen des Designs (Stückliste, Pick-and-Place-Daten, Bestückungszeichnungen usw.) kann dann eine Variante ausgewählt werden, die wiederum bestimmt, wie das Produkt bestückt wird.

Die Möglichkeit, variations desselben Basisdesigns zu erstellen, bietet erhebliche Flexibilität bei der Erstellung von Leiterplattenprojekten in Altium Designer. Mithilfe von Varianten können Sie beliebig viele Ausführungen des Leiterplattendesigns definieren, wobei jedes Bauteil wie folgt konfiguriert werden kann:

• Auf der Leiterplatte bestückt.
• Auf der Leiterplatte nicht bestückt.
• Auf der Leiterplatte bestückt, jedoch mit geänderten Bauteilparametern, beispielsweise einem anderen Wert.
• Ein vollständig anderes Bauteil als alternatives Ersatzbauteil.

Designvarianten, die eine dieser Variationsarten verwenden, werden alle als assembly variants bezeichnet, da sie sich nur auf den Bestückungsprozess auswirken. In diesem Fall verwenden alle Varianten dieselbe gefertigte unbestückte Leiterplatte.

Altium Designer unterstützt auch Änderungen an den Informationen im Bestückungsdruck der Leiterplatte, beispielsweise am Kommentar eines Bauteils. Eine solche Änderung erfordert die Erstellung von zwei Druckvorlagen für den Bestückungsdruck, wodurch zwei unterschiedliche unbestückte Leiterplatten gefertigt werden. Diese Art von Variante wird als fabrication variant bezeichnet.

Designvarianten werden in Altium Designer im Dialogfeld Variant Management oder in der dokumentbasierten Oberfläche Variant Manager verwaltet, erstellt und bearbeitet. Verwenden Sie zum Öffnen den Befehl Project » Variants im Hauptmenü oder den Befehl Variants im Kontextmenü des Projekteintrags im Panel Projects. Weitere Informationen finden Sie auf den folgenden Seiten:

• Arbeiten mit dem Dialogfeld „Variant Management“ 
• Arbeiten mit dem Variant Manager

Logische und physische Bauteile

Es ist hilfreich zu wissen, dass es in Altium Designer im Wesentlichen zwei Arten von Bauteilen gibt: logische und physische Bauteile. Der Unterschied besteht darin, dass auf dem Schaltplanblatt platzierte Bauteile logische Bauteile sind. Jedes davon ist eine konzeptionelle Einheit, die das physische Bauteil repräsentiert, das letztendlich auf der bestückten Leiterplatte montiert wird.

Dieses Eins-zu-eins-Modell zwischen logischen und physischen Bauteilen eignet sich zwar gut für ein einfaches Design, kann jedoch einige der leistungsfähigeren Funktionen von Altium Designer nicht unterstützen. Beispiele dafür sind Mehrkanaldesigns, bei denen ein Schaltungsabschnitt beliebig oft vervielfältigt wird, und Varianten, bei denen ein einzelnes Design mit unterschiedlichen Bauteilbestückungen für jede Ausführung des Leiterplattendesigns umgesetzt werden kann. Solche Funktionen erfordern die Möglichkeit, dass one logisches Bauteil multiple physische Bauteile repräsentiert.

Altium Designer bietet diese Eins-zu-viele-Funktionalität durch seine Compilertechnologie. Wenn das logische Design kompiliert wird (ein automatisierter Prozess), wird jedes physische Bauteil im Speicher instanziiert und steht damit für die Übertragung in den Leiterplatten-Designbereich bereit.

Für Situationen, in denen auf Schaltplanebene Zugriff auf die physischen Bauteile erforderlich ist, beispielsweise beim Definieren von Designvarianten, ist das physische Design auch im Schaltplaneditor über Registerkarten am unteren Rand des Schaltplanblatts verfügbar. Hier wählen Sie mit der ganz links angeordneten Registerkarte Editor das (normale) erfasste logische Design aus. Die anderen „kompilierten“ Registerkarten repräsentieren das entsprechende physische Design, wie es in den Leiterplatten-Designbereich übertragen wird. Beachten Sie, dass der Schaltplan auf einer kompilierten Registerkarte schreibgeschützt ist.

Die Abbildung zeigt die physische Schaltplanansicht im Schaltplaneditor. Wählen Sie die gewünschte Projektvariante aus, indem Sie im Panel Projects auf einen Varianteneintrag doppelklicken.

Variationsarten

Die Variantenfunktion erstellt, wie der Name schon sagt, Abwandlungen des ursprünglichen Leiterplattendesigns bzw. „Basisdesigns“. Sobald dieses Basisdesign feststeht, werden Varianten im Variant Manager angelegt, indem die Leiterplattenbauteile als bestückt, mit geänderten Parametern bestückt, nicht bestückt oder durch ein alternatives Bauteil ersetzt konfiguriert werden.

Bestückt

„Bestückt“ ist der Standardzustand eines Bauteils, bevor Änderungen für Varianten vorgenommen werden. Ist es bestückt, wird es nicht variiert. Wenn im Dialogfeld Variant Management eine neue Variante erstellt wird (siehe unten), sind alle Bauteile standardmäßig als bestückt festgelegt. Dieser Zustand wird durch eine leere Zelle dargestellt.

Mit geänderten Parametern bestückt

Beim Definieren einer Variante können beliebige Parameter eines Bauteils geändert werden. Die Änderung eines Parameterwerts ist eine lokale Variation und wirkt sich nur auf die Ausgabedokumentation aus. Der ursprüngliche Schaltplan und das Bauteil, dessen Parameter variiert wird, werden in keiner Weise verändert. In der folgenden Abbildung wurde bei C8 der Parameter Value geändert. Diese Änderung wird im Designbereich durch die kursive Darstellung des angezeigten Werts gekennzeichnet.

Nicht bestückt

Wenn ein Bauteil auf Not Fitted gesetzt wird, bleibt es im Schaltplan vorhanden und wird auf die Leiterplatte übertragen (damit der Footprint platziert werden kann), jedoch aus den entsprechenden Ausgabeunterlagen, beispielsweise der Stückliste, entfernt. Die Darstellung nicht bestückter Bauteile in der Dokumentation lässt sich konfigurieren. So können sie beispielsweise im Schaltplan und in Leiterplattenzeichnungen mit einem Kreuz markiert werden – siehe Darstellung variierter Bauteile in Designdokumenten konfigurieren.

In der ausgewählten Variante (BGA) ist C6 bestückt, C5 und C7 sind nicht bestückt, und C8 ist mit einem geänderten Parameterwert bestückt.

Alternatives Bauteil

Für eine Variante kann auch ein vollständig anderes Bauteil als alternatives Bauteil festgelegt werden. Wenn im Schaltplaneditor die kompilierte Registerkarte ausgewählt ist, wird beim Wechsel zwischen Varianten das alternative Bauteil angezeigt. Bei dieser Variationsart muss das alternative Bauteil dieselben Schaltplanpins an denselben Positionen wie das Basisbauteil aufweisen. Dies ist zwingend erforderlich, damit die Konnektivität beim Kompilieren des Designs erhalten bleibt.

Im unten gezeigten Beispiel werden alternative Bauteile für R3 und Q1 in der TSOP-Variante verwendet. Q1 ist in der Variante BGA ein NPN-Transistor und in der Variante TSOP ein JFET. Beachten Sie, dass in beiden Fällen dieselben Pins verwendet werden.

❯ ❮ Javascript ID: Variation_AlternatePart_AD18_x

Es gibt zwei Möglichkeiten, wie ein alternatives Bauteil auf der Leiterplatte behandelt wird.

• If the footprint is the same – Wenn das gewählte alternative Bauteil denselben Footprint-Namen wie das Basisbauteil hat, wird nur eine Instanz des Footprints auf die Leiterplatte übertragen. Da einem Bauteil mehrere Footprints zugewiesen werden können, stellen Sie sicher, dass im Dialog Variant Management für jede Variante der richtige Footprint ausgewählt ist.

• If the footprint changes – Wenn das gewählte alternative Bauteil einen anderen Footprint-Namen als das Basisbauteil hat, werden beide Footprints auf die Leiterplatte übertragen. Sie müssen dann entscheiden, wie die beiden Footprints auf der Leiterplatte positioniert werden sollen. Beachten Sie, dass beide Footprints denselben Bezeichner haben, da immer nur eines der beiden Bauteile bestückt wird. Die folgende Animation zeigt, wie diese Situation gehandhabt werden könnte, wenn eine Variante BGA-SRAM und die andere Variante TSOP-SRAM verwendet.

In den Einstellungen einer bestimmten Variante können Sie festlegen, dass für Bauteile, für die alternative Bauteile ausgewählt sind, unveränderte Symbole und/oder Footprints verwendet werden.

Ändern des Bauteiltyps

Die Auswahl eines alternativen Bauteils ist nicht auf denselben Bauteiltyp beschränkt. So können Sie beispielsweise einen Widerstand als Basisbauteil verwenden und anschließend einen Kondensator als alternatives Bauteil definieren. Dabei sollten Sie sich der folgenden Auswirkungen bewusst sein:

• Designator – Für jedes logische Basisbauteil gibt es nur einen Bezeichner, der für alle Varianten verwendet wird. Wenn beispielsweise ein Widerstand durch einen Kondensator ersetzt wird, sollten Sie erwägen, dies durch ein spezielles Bezeichnerpräfix kenntlich zu machen, etwa R_C oder R-C.

• Pins – Das alternative Bauteil muss dieselbe Anzahl von Pins wie das Basisbauteil haben. Diese Pins müssen sich an denselben Positionen befinden und denselben elektrischen Typ aufweisen. Wenn diese Bedingungen nicht erfüllt sind, wird eine Warnung angezeigt.

Mehrkanal-Designs

Main article: Mehrblatt- und Mehrkanal-Design

Bei Mehrkanal-Designs können Sie ein einzelnes Schaltplanblatt oder eine Baumstruktur aus mehreren Blättern zur Wiederholung festlegen und so einen Abschnitt des Designs mehrfach instanziieren. Manuelles Kopieren und Einfügen ist nicht erforderlich, da die Software den Vervielfältigungsprozess übernimmt. Sie legen lediglich die Beschriftungsmethode fest, mit der die wiederholten Bauteile identifiziert werden.

In Mehrkanal-Designs in Altium Designer wird das Ersetzen eines Basisbauteils durch ein völlig anderes Bauteil für eine ausgewählte Variante unterstützt.

In der Animation werden in der BGA-Variante zwei SRAM-Bauteile bestückt, während in der TSOP-Variante vier SRAM-Bauteile bestückt werden. Dies wird erreicht, indem einer der beiden Speicherkanäle in der BGA-Variante nicht bestückt wird.

In Bezug auf Kanäle können Bauteile einer Variante über all channels hinweg oder innerhalb eines specific channel variiert werden. Dazu zählen die Bestückung bzw. Nichtbestückung von Bauteilen, die Änderung bestimmter Bauteilparameter oder die Verwendung alternativer Bauteile.