Variantes de diseño

Cuando es necesario diseñar y producir un producto en varias variations de ese producto, cada una con distintas opciones o capacidades, la posibilidad de implementar design variants evita tener que crear una versión única del diseño para cada variación.

En la práctica, una variante de diseño utiliza el mismo diseño base, pero el ensamblaje de la PCB se monta con el conjunto de componentes especificado por la variación. Después, se puede seleccionar una variación al generar la documentación de fabricación del diseño (BOM, P&P, planos de ensamblaje, etc.), lo que, a su vez, determinará cómo se ensambla el producto.

La posibilidad de crear variations del mismo diseño base aporta una gran flexibilidad a la creación de proyectos de PCB en Altium Designer. Mediante las variantes, puede definir cualquier número de variaciones del diseño de la placa, en las que cada componente se puede configurar como:

• Montado en la placa.
• No montado en la placa.
• Montado en la placa, pero con parámetros del componente modificados, como su valor.
• Un componente completamente diferente, como pieza alternativa de sustitución.

Las variantes de diseño que utilizan cualquiera de estos tipos de variaciones se denominan assembly variants, porque solo afectan al proceso de ensamblaje. En este caso, todas las variantes comparten la misma placa desnuda fabricada.

Altium Designer también admite variaciones en la información de serigrafía de los componentes de la PCB, como cambiar el comentario de un componente. Este tipo de variación requiere producir dos pantallas de serigrafía, lo que da lugar a la fabricación de dos placas desnudas diferentes. Este tipo de variante se denomina fabrication variant.

Las variantes de diseño se gestionan, crean y editan en el cuadro de diálogo Variant Management de Altium Designer o en la interfaz basada en documentos Variant Manager. Para acceder, utilice el comando Project » Variants de los menús principales o el comando Variants del menú contextual de la entrada del proyecto en el panel Projects. Para obtener más información, consulte las siguientes páginas:

• Trabajar con el cuadro de diálogo de gestión de variantes 
• Trabajar con el administrador de variantes

Componentes lógicos y físicos

Resulta útil entender que, en esencia, existen dos tipos de componentes en Altium Designer: componentes lógicos y componentes físicos. La diferencia es que los componentes colocados en la hoja de esquemático son componentes lógicos, cada uno de los cuales es una entidad conceptual que representa el componente físico que finalmente se monta en la PCB ensamblada.

Aunque este modelo de correspondencia uno a uno entre componentes lógicos y físicos funciona bien para un diseño sencillo, no permite utilizar algunas de las funciones más potentes de Altium Designer. Algunos ejemplos son los diseños multicanal, en los que una sección del circuito se replica tantas veces como sea necesario, y las variantes, en las que un único diseño se puede implementar con diferentes componentes montados en cada variación del diseño de la placa. Estas funciones requieren que one componente lógico pueda representar multiple componentes físicos.

Altium Designer ofrece esta capacidad de correspondencia de uno a varios mediante su tecnología de compilación. Cuando se compila el diseño lógico (un proceso automatizado), se crea una instancia de cada componente físico en la memoria, lista para transferirse al espacio de diseño de la placa.

Para contemplar las situaciones en las que se necesita acceder a los componentes físicos desde el esquemático, como al definir variaciones de diseño, el diseño físico también está disponible en el editor de esquemáticos mediante las pestañas situadas en la parte inferior de la hoja de esquemático. Aquí, la pestaña Editor situada más a la izquierda selecciona el diseño lógico capturado (normal), y las demás pestañas «compiladas» representan el diseño físico equivalente tal como se transferirá al espacio de diseño de la PCB. Tenga en cuenta que el esquemático de una pestaña compilada es de solo lectura.

La imagen muestra la vista del diseño físico del esquemático en el editor de esquemáticos. Seleccione la variación del proyecto que desee haciendo doble clic en una entrada de variante del panel Projects.

Tipos de variaciones

La función de variantes, como su nombre indica, crea variaciones del diseño de PCB original o «base». Una vez establecido este diseño base, las variantes se definen en Variant Manager configurando los componentes de la placa como montados, montados con parámetros modificados, no montados o sustituidos por una pieza alternativa.

Montado

Montado es el estado predeterminado de un componente antes de aplicar cualquier variación; si está montado, no se ha modificado. Todos los componentes se establecen de forma predeterminada como montados al crear una nueva variación en el cuadro de diálogo Variant Management (véase más abajo), que representa el estado de componente montado mediante una celda vacía.

Montado con parámetros modificados

El proceso de definición de variantes permite modificar cualquiera de los parámetros de un componente. Modificar el valor de un parámetro es una variación local y solo afectará a la documentación de salida. El esquemático original y el componente cuyo parámetro se modifica no se alteran de ningún modo. En la imagen siguiente, C8 tiene modificado el parámetro Value, y esta variación se indica mediante la cursiva utilizada para mostrar la cadena de su valor en el espacio de diseño.

No montado

Cuando un componente se establece como Not Fitted, sigue existiendo en el esquemático y se transferirá a la PCB (para que se pueda colocar la huella), pero se elimina de la documentación de salida correspondiente, como la BOM. La forma en que los componentes no montados se presentan en la documentación se puede configurar, por ejemplo, para marcarlos con una cruz en el esquemático y en los planos de salida de la PCB; consulte Configurar la visualización de componentes modificados en los documentos de diseño.

Con la variación seleccionada (BGA), C6 está montado, C5 y C7 no están montados, y C8 está montado, pero con un valor de parámetro modificado.

Pieza alternativa

También se puede definir una variación con un componente completamente diferente como pieza alternativa. Cuando se selecciona la pestaña compilada en el editor de esquemáticos, la pieza alternativa se mostrará al cambiar entre variantes. Para este tipo de variación, la pieza alternativa debe tener el mismo conjunto de pines de esquemático, situados en las mismas posiciones que los de la pieza base. Este es un requisito esencial para garantizar que la conectividad siga siendo válida al compilar el diseño.

En el ejemplo que se muestra a continuación, se utilizan componentes alternativos para R3 y Q1 en la variante TSOP. Q1 es un transistor NPN en la variante BGA y un JFET en la variante TSOP. Tenga en cuenta que se utilizan los mismos pines en ambos casos.

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Hay dos formas de gestionar un componente alternativo en la PCB.

• If the footprint is the same – si el componente alternativo elegido tiene el mismo nombre de huella que el componente base, solo se transferirá una instancia de la huella a la PCB. Como se pueden asignar varias huellas a un componente, asegúrese de que esté seleccionada la huella correcta en el cuadro de diálogo Variant Management para cada variante.

• If the footprint changes – si el componente alternativo elegido tiene un nombre de huella diferente al del componente base, ambas huellas se transfieren a la PCB. A continuación, deberá decidir cómo colocar las dos huellas en la PCB. Tenga en cuenta que ambas huellas tendrán el mismo designador, ya que solo se monta uno de los dos componentes. La animación siguiente muestra cómo se podría gestionar esta situación cuando una variante tiene SRAM BGA y la otra tiene SRAM TSOP.

En la configuración de una variante concreta, puede optar por utilizar símbolos y/o huellas sin variaciones para los componentes para los que se hayan seleccionado componentes alternativos.

Cambiar el tipo de componente

La posibilidad de seleccionar un componente alternativo no se limita a elegir el mismo tipo de componente; por ejemplo, puede tener un componente base que sea una resistencia y definir un componente alternativo que sea un condensador. Es importante conocer las consecuencias de este tipo de componente alternativo:

• Designator – solo hay un designador para cada componente base lógico, y este designador se utiliza en todas las variantes. Por ejemplo, si se sustituye una resistencia por un condensador, puede que le interese utilizar un prefijo de designador especial para indicarlo, como R_C o R-C.

• Pins – el componente alternativo debe tener el mismo número de pines que el componente base, y estos pines deben estar en la misma ubicación y ser del mismo tipo eléctrico. Aparecerá una advertencia si no se cumplen estas condiciones.

Diseños multicanal

Main article: Diseño multihoja y multicanal

Los diseños multicanal permiten especificar una única hoja de esquema, o un árbol de hojas, para que se repita, replicando así una sección del diseño varias veces. No es necesario copiar y pegar manualmente, ya que el software gestiona el proceso de replicación, mientras usted define el método de anotación utilizado para identificar los componentes repetidos.

En los diseños multicanal de Altium Designer, se admite la sustitución de un componente base por un componente completamente diferente para una variante seleccionada.

En la animación, la variante BGA tiene dos SRAM montadas, mientras que la variante TSOP tiene cuatro SRAM montadas. Esto se consigue dejando sin montar uno de los dos canales de memoria en la variante BGA.

En cuanto a los canales, una variante puede tener componentes con variaciones entre all channels o dentro de un specific channel, lo que incluye variaciones de componentes montados/no montados, variaciones de parámetros específicos de los componentes o componentes alternativos.