Variantes de conception

Lorsqu’un produit doit être conçu et fabriqué en plusieurs variations de ce produit, chacune offrant des options ou des fonctionnalités différentes, la possibilité de mettre en œuvre des design variants évite de devoir créer une version unique de la conception pour chaque déclinaison.

En pratique, une variante de conception utilise la même conception de base, mais la carte assemblée est équipée de l’ensemble des composants spécifiés par la variante. Une variante peut ensuite être sélectionnée lors de la génération des fichiers de fabrication de la conception (nomenclature, fichiers de placement, plans d’assemblage, etc.), ce qui détermine la manière dont le produit sera assemblé.

La possibilité de créer des variations d’une même conception de base offre une grande souplesse dans la création des projets PCB dans Altium Designer. Les variantes permettent de définir autant de déclinaisons de la carte que nécessaire, dans lesquelles chaque composant peut être configuré comme suit :

• Monté sur la carte.
• Non monté sur la carte.
• Monté sur la carte, mais avec des paramètres de composant modifiés, tels que sa valeur.
• Remplacé par un composant entièrement différent.

Les variantes de conception utilisant l’un de ces types de modifications sont toutes appelées assembly variants, car elles n’affectent que le processus d’assemblage. Dans ce cas, toutes les variantes utilisent le même circuit imprimé nu.

Altium Designer prend également en charge les modifications des informations de sérigraphie des composants sur le PCB, comme la modification du commentaire d’un composant. Une telle modification nécessite la production de deux écrans de sérigraphie, ce qui entraîne la fabrication de deux circuits imprimés nus différents. Ce type de variante est appelé fabrication variant.

Les variantes de conception sont gérées, créées et modifiées dans la boîte de dialogue Variant Management ou dans l’interface documentaire Variant Manager d’Altium Designer. Pour y accéder, utilisez la commande Project » Variants des menus principaux ou la commande Variants du menu contextuel de l’entrée du projet dans le panneau Projects. Pour en savoir plus, consultez les pages suivantes :

• Utilisation de la boîte de dialogue de gestion des variantes 
• Utilisation du gestionnaire de variantes

Composants logiques et physiques

Il est utile de comprendre qu’il existe essentiellement deux types de composants dans Altium Designer : les composants logiques et les composants physiques. La distinction est la suivante : les composants placés sur la feuille de schéma sont des composants logiques, chacun étant une entité conceptuelle qui représente le composant physique finalement monté sur le PCB assemblé.

Si ce modèle de correspondance un à un entre composants logiques et physiques convient à une conception simple, il ne permet pas de prendre en charge certaines fonctionnalités plus puissantes d’Altium Designer. C’est notamment le cas des conceptions multicanaux, dans lesquelles une section de circuit est reproduite autant de fois que nécessaire, et des variantes, où une même conception peut être réalisée avec des composants différents montés sur chaque déclinaison de la carte. De telles fonctionnalités nécessitent qu’one composant logique puisse représenter multiple composants physiques.

Altium Designer offre cette capacité de correspondance un à plusieurs grâce à sa technologie de compilation. Lorsque la conception logique est compilée (un processus automatisé), chaque composant physique est instancié en mémoire, prêt à être transféré dans l’espace de conception de la carte.

Pour les situations nécessitant un accès aux composants physiques au niveau du schéma, par exemple lors de la définition de variantes de conception, la conception physique est également accessible dans l’éditeur de schémas au moyen d’onglets situés au bas de la feuille de schéma. L’onglet Editor situé le plus à gauche permet de sélectionner la conception logique saisie (normale), tandis que les autres onglets « compilés » représentent la conception physique équivalente telle qu’elle sera transférée dans l’espace de conception PCB. Notez que le schéma affiché dans un onglet compilé est en lecture seule.

L’image montre la vue de la conception physique du schéma dans l’éditeur de schémas. Sélectionnez la variante de projet souhaitée en double-cliquant sur une entrée de variante dans le panneau Projects.

Types de modifications

La fonctionnalité de variantes, comme son nom l’indique, permet de créer des déclinaisons de la conception PCB d’origine, ou « de base ». Une fois cette conception de base établie, les variantes sont définies dans le Variant Manager en configurant les composants de la carte comme étant montés, montés avec des paramètres modifiés, non montés ou remplacés par un composant de substitution.

Monté

Monté est l’état par défaut d’un composant avant l’application de toute modification ; s’il est monté, il n’est pas modifié. Tous les composants sont montés par défaut lorsqu’une nouvelle variante est créée dans la boîte de dialogue Variant Management (voir ci-dessous), où l’état monté d’un composant est représenté par une cellule vide.

Monté avec un ou plusieurs paramètres modifiés

Le processus de définition des variantes permet de modifier n’importe quel paramètre d’un composant. La modification de la valeur d’un paramètre est locale et n’affecte que la documentation de sortie. Le schéma d’origine et le composant dont le paramètre est modifié ne sont aucunement altérés. Dans l’image ci-dessous, le paramètre Value de C8 est modifié. Cette modification est signalée dans l’espace de conception par l’affichage de sa valeur en italique.

Non monté

Lorsqu’un composant est défini comme Not Fitted, il reste présent sur le schéma et sera transféré sur le PCB (afin que son empreinte puisse être placée), mais il est retiré des documents de sortie concernés, tels que la nomenclature. La manière dont les composants non montés sont présentés dans la documentation peut être configurée : ils peuvent, par exemple, être marqués d’une croix sur le schéma et dans les plans du PCB. Consultez la page Configuration de l’affichage des composants modifiés dans les documents de conception.

Dans la variante sélectionnée (BGA), C6 est monté, C5 et C7 ne sont pas montés, et C8 est monté avec une valeur de paramètre modifiée.

Composant de substitution

Une variante peut également utiliser un composant entièrement différent comme composant de substitution. Lorsque l’onglet compilé est sélectionné dans l’éditeur de schémas, le composant de substitution s’affiche lors du passage d’une variante à l’autre. Pour ce type de modification, le composant de substitution doit posséder le même ensemble de broches de schéma, placées aux mêmes emplacements que celles du composant de base. Cette condition est essentielle pour garantir que la connectivité reste valide lors de la compilation de la conception.

Dans l’exemple ci-dessous, des composants de remplacement sont utilisés pour R3 et Q1 dans la variante TSOP. Q1 est un transistor NPN dans la variante BGA et un JFET dans la variante TSOP. Notez que les mêmes broches sont utilisées dans les deux cas.

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Un composant de remplacement peut être géré de deux façons sur le PCB.

• If the footprint is the same – Si le composant de remplacement choisi porte le même nom d’empreinte que le composant de base, une seule instance de l’empreinte sera transférée sur le PCB. Comme plusieurs empreintes peuvent être attribuées à un composant, assurez-vous que l’empreinte correcte est sélectionnée dans la boîte de dialogue Variant Management pour chaque variante.

• If the footprint changes – Si le composant de remplacement choisi porte un nom d’empreinte différent de celui du composant de base, les deux empreintes sont transférées sur le PCB. Vous devez alors décider comment positionner les deux empreintes sur le PCB. Notez que les deux empreintes porteront le même repère, puisqu’un seul des deux composants sera monté. L’animation ci-dessous montre comment gérer cette situation lorsqu’une variante utilise une SRAM en boîtier BGA et l’autre une SRAM en boîtier TSOP.

Dans les paramètres d’une variante donnée, vous pouvez choisir d’utiliser les symboles et/ou les empreintes de base pour les composants pour lesquels des composants de remplacement sont sélectionnés.

Modification du type de composant

Le choix d’un composant de remplacement ne se limite pas à un composant du même type. Vous pouvez donc, par exemple, utiliser une résistance comme composant de base, puis définir un condensateur comme composant de remplacement. Il est important de connaître les conséquences de ce type de remplacement :

• Designator – Chaque composant logique de base ne possède qu’un seul repère, utilisé pour toutes les variantes. Par exemple, si une résistance est remplacée par un condensateur, vous pouvez envisager d’utiliser un préfixe de repère particulier pour l’indiquer, tel que R_C ou R-C.

• Pins – Le composant de remplacement doit avoir le même nombre de broches que le composant de base, et ces broches doivent se trouver aux mêmes emplacements et être du même type électrique. Un avertissement s’affichera si ces conditions ne sont pas remplies.

Conceptions multicanaux

Main article: Conception multifeuille et multicanal

Les conceptions multicanaux vous permettent de désigner une feuille de schéma unique, ou une arborescence de feuilles, à répéter afin de reproduire plusieurs fois une section de la conception. Aucun copier-coller manuel n’est nécessaire, car le logiciel gère la répétition, tandis que vous définissez la méthode d’annotation utilisée pour identifier les composants répétés.

Dans les conceptions multicanaux d’Altium Designer, il est possible de remplacer un composant de base par un composant entièrement différent pour une variante sélectionnée.

Dans l’animation, la variante BGA comporte deux SRAM montées, tandis que la variante TSOP en comporte quatre. Pour obtenir ce résultat, l’un des deux canaux mémoire n’est pas monté dans la variante BGA.

En ce qui concerne les canaux, une variante peut présenter des différences de composants entre all channels ou au sein d’un specific channel, notamment des composants montés ou non montés, des paramètres spécifiques de composants modifiés ou des composants de remplacement.