Design Variants

Wenn ein Produkt entworfen und in mehreren variations dieses Produkts gefertigt werden muss, wobei jede unterschiedliche Optionen oder Fähigkeiten besitzt, vermeidet die Möglichkeit, design variants zu implementieren, dass für jede Variation eine eigene Version des Designs erstellt werden muss.

In der Praxis verwendet eine Designvariante dasselbe Basisdesign, aber die PCB-Baugruppe wird mit dem durch die Variation festgelegten Satz an Komponenten bestückt. Eine Variation kann dann beim Erzeugen der Fertigungsdaten des Designs (BOM, P&P, Montagezeichnungen usw.) ausgewählt werden, was wiederum bestimmt, wie das Produkt montiert wird.

Die Möglichkeit, variations desselben Basisdesigns zu erstellen, verleiht der Art und Weise, wie PCB-Projekte in Altium Designer erstellt werden, erhebliche Flexibilität. Mit Varianten können Sie beliebig viele Abwandlungen des Leiterplattendesigns definieren, wobei jede Komponente wie folgt konfiguriert werden kann:

• Auf der Leiterplatte bestückt.
• Nicht auf der Leiterplatte bestückt.
• Auf der Leiterplatte bestückt, jedoch mit geänderten Komponentenparametern, beispielsweise ihrem Wert.
• Eine vollständig andere Komponente als alternatives Ersatzteil.

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

Altium Designer unterstützt auch Variationen der Overlay-Informationen von Komponenten auf der PCB, beispielsweise das Ändern des Kommentars einer Komponente. Eine solche Variation erfordert die Herstellung von zwei Overlay-Screens, was zur Fertigung von zwei unterschiedlichen unbestückten Leiterplatten führt. Dieser Variantentyp wird als fabrication variant bezeichnet.

Designvarianten werden in Altium Designer im Dialog Variant Management oder in der dokumentbasierten Oberfläche Variant Manager verwaltet, erstellt und bearbeitet. Verwenden Sie den Befehl Project » Variants aus den Hauptmenüs oder den Befehl Variants aus dem Kontextmenü des Projekteintrags im Bereich Projects, um darauf zuzugreifen. Weitere Informationen finden Sie auf den folgenden Seiten:

• Arbeiten mit dem Variant Management Dialog 
• Arbeiten mit dem Variant Manager

Logische und physische Komponenten

Es ist hilfreich zu verstehen, dass es in Altium Designer im Wesentlichen zwei Arten von Komponenten gibt: logische Komponenten und physische Komponenten. Der Unterschied besteht darin, dass auf dem Schaltplanblatt platzierte Komponenten logische Komponenten sind, wobei jede eine konzeptionelle Einheit darstellt, die die physische Komponente repräsentiert, die letztlich auf der bestückten PCB montiert wird.

Während dieses Eins-zu-eins-Modell von logisch zu physisch für ein einfaches Design gut funktioniert, kann es einige der leistungsfähigeren Funktionen von Altium Designer nicht unterstützen. Beispiele hierfür sind Multi-Channel-Designs, bei denen ein Schaltungsabschnitt so oft wie erforderlich „ausgestempelt“ wird, sowie Varianten, bei denen ein einzelnes Design mit unterschiedlichen Komponenten für jede Variation des Leiterplattendesigns umgesetzt werden kann. Solche Funktionen erfordern die Möglichkeit, dass one logische Komponente multiple physische Komponenten repräsentiert.

Altium Designer stellt diese Eins-zu-viele-Fähigkeit durch seine Compiler-Technologie bereit. Wenn das logische Design kompiliert wird (ein automatisierter Prozess), wird jede physische Komponente im Speicher instanziiert und steht bereit, in den Board-Designbereich übertragen zu werden.

Um Situationen zu unterstützen, in denen auf Schaltplanebene Zugriff auf die physischen Komponenten erforderlich ist, etwa beim Definieren von Designvariationen, wird das physische Design im Schaltplaneditor ebenfalls über Registerkarten am unteren Rand des Schaltplanblatts verfügbar gemacht. Hier wählt die ganz linke Registerkarte Editor das (normale) erfasste logische Design aus, und die anderen „kompilierten“ Registerkarten repräsentieren das entsprechende physische Design, wie es in den PCB-Designbereich übertragen wird. Beachten Sie, dass der Schaltplan unter einer kompilierten Registerkarte schreibgeschützt ist.

Das Bild zeigt die Ansicht des physischen Schaltplandesigns im Schaltplaneditor. Wählen Sie die gewünschte Projektvariation durch Doppelklick auf einen Varianteneintrag im Bereich Projects aus.

Arten von Variationen

Die Variantenfunktion erstellt, wie der Name schon sagt, Variationen des ursprünglichen oder „Basis“-PCB-Designs. Sobald dieses Basisdesign festgelegt wurde, werden Varianten im Variant Manager eingerichtet, indem die Board-Komponenten so konfiguriert werden, dass sie bestückt, mit geänderten Parametern bestückt, nicht bestückt oder mit einem alternativen Teil verwendet werden.

Bestückt

Bestückt ist der Standardzustand einer Komponente, bevor Variationen angewendet werden; wenn sie bestückt ist, ist sie nicht variiert. Alle Komponenten sind standardmäßig als bestückt gesetzt, wenn im Dialog Variant Management eine neue Variation erstellt wird (siehe unten), wobei ein bestückter Komponentenstatus als leere Zelle dargestellt wird.

Bestückt mit geänderten Parametern

Der Prozess zur Variantendefinition erlaubt es, beliebige Parameter einer Komponente zu variieren. Das Ändern des Werts eines Parameters ist eine lokale Variation und wirkt sich nur auf die Ausgabedokumentation aus. Der ursprüngliche Schaltplan und die Komponente, deren Parameter variiert wird, werden in keiner Weise verändert. Im folgenden Bild hat C8 den Parameter Value variiert, und diese Variation wird durch die kursive Schrift im Designbereich angezeigt, die zur Darstellung ihrer Wertzeichenfolge verwendet wird.

Nicht bestückt

Wenn eine Komponente auf Not Fitted gesetzt ist, existiert sie weiterhin im Schaltplan und wird auf die PCB übertragen (damit der Footprint platziert werden kann), aber sie wird aus der entsprechenden Ausgabedokumentation, etwa der BOM, entfernt. Wie nicht bestückte Komponenten in der Dokumentation dargestellt werden, kann konfiguriert werden, zum Beispiel durch Kennzeichnung mit einem Kreuz im Schaltplan und in PCB-Zeichnungsausgaben – siehe Konfigurieren der Anzeige variierter Komponenten in Designdokumenten.

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

Alternatives Teil

Eine Variation kann auch auf eine vollständig andere Komponente als alternatives Teil gesetzt werden. Wenn im Schaltplaneditor die kompilierte Registerkarte ausgewählt ist, wird das alternative Teil beim Wechsel zwischen Varianten angezeigt. Für diese Art von Variation muss das alternative Teil denselben Satz an Schaltplanpins besitzen, die an denselben Positionen wie beim Basisteil platziert sind. Dies ist eine wesentliche Voraussetzung, um sicherzustellen, dass die Konnektivität beim Kompilieren des Designs gültig bleibt.

Im unten gezeigten Beispiel werden alternative Teile für R3 und Q1 in der TSOP-Variante verwendet. Q1 ist in der BGA-Variante ein NPN-Transistor und in der TSOP-Variante 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 Teil auf der PCB behandelt wird.

• If the footprint is the same – Wenn das gewählte alternative Teil denselben Footprint-Namen wie das Basisteil hat, wird nur eine Instanz des Footprints auf die PCB übertragen. Da einer Komponente 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 Teil einen anderen Footprint-Namen als das Basisteil hat, werden beide Footprints auf die PCB übertragen. Sie müssen dann entscheiden, wie die beiden Footprints auf der PCB positioniert werden. Beachten Sie, dass beide Footprints dieselbe Designator-Bezeichnung haben, da immer nur die eine oder die andere Komponente bestückt wird. Die folgende Animation zeigt, wie diese Situation behandelt werden könnte, wenn eine Variante BGA-SRAM und die andere Variante TSOP-SRAM hat.

In den Einstellungen einer bestimmten Variante können Sie festlegen, für Komponenten, für die alternative Teile ausgewählt sind, nicht variierte Symbole und/oder Footprints zu verwenden.

Ändern des Komponententyps

Die Möglichkeit, ein alternatives Teil auszuwählen, ist nicht darauf beschränkt, denselben Komponententyp zu wählen. So können Sie beispielsweise eine Basiskomponente haben, die ein Widerstand ist, und dann ein alternatives Teil definieren, das ein Kondensator ist. Es ist wichtig, sich der Folgen dieser Art von alternativem Teil bewusst zu sein:

• Designator – es gibt nur einen Designator für jede logische Basiskomponente, und dieser Designator wird für alle Varianten verwendet. Wenn beispielsweise ein Widerstand gegen einen Kondensator ausgetauscht wird, sollten Sie erwägen, ein spezielles Designator-Präfix zur Kennzeichnung zu verwenden, etwa R_C oder R-C.

• Pins – die alternative Komponente muss dieselbe Anzahl an Pins wie die Basiskomponente haben, und diese Pins müssen sich an derselben Position befinden und vom gleichen elektrischen Typ sein. Wenn diese Bedingungen nicht erfüllt sind, wird eine Warnung angezeigt.

Multi-Channel-Designs

Main article: Multi-Sheet- und Multi-Channel-Design

Multi-Channel-Designs ermöglichen es Ihnen, ein einzelnes Schaltplanblatt oder einen Blattbaum zur Wiederholung festzulegen, wodurch ein Abschnitt des Designs effektiv mehrfach „ausgestempelt“ wird. Manuelles Kopieren und Einfügen ist nicht erforderlich, da die Software den Ausstempelungsprozess verwaltet, während Sie die Annotationsmethode definieren, mit der die wiederholten Komponenten identifiziert werden.

In Altium Designer wird bei Multi-Channel-Designs die Möglichkeit unterstützt, für eine ausgewählte Variante eine Basiskomponente durch eine vollständig andere Komponente zu ersetzen.

In der Animation sind bei der BGA-Variante zwei SRAMs bestückt, während bei der TSOP-Variante vier SRAMs bestückt sind. Dies wird dadurch erreicht, dass in der BGA-Variante einer der beiden Speicherkanäle nicht bestückt wird.

In Bezug auf Kanäle kann eine Variante Komponentenänderungen über all channels hinweg oder innerhalb eines specific channel aufweisen; dazu gehören Variationen wie bestückte/nicht bestückte Komponenten, geänderte spezifische Komponentenparameter oder alternative Bauteile.