Librerie di componenti basate su file
A colpo d'occhio
- Scopri come i simboli schematici si collegano ai modelli specifici dei vari domini e ai parametri dei componenti.
- Comprendi il ruolo delle librerie schematiche, delle librerie PCB e degli altri formati di modelli supportati.
- Scopri come le librerie integrate racchiudono i modelli in un unico file e verificano la corrispondenza tra simboli e modelli durante la compilazione.
I componenti e il modo in cui sono collegati sono ciò che dà vita al tuo prodotto elettronico unico. I componenti sono gli elementi costitutivi di base di quel prodotto. Ma che cos'è esattamente un componente e dove vengono archiviati i componenti?
Nel mondo reale, i componenti sono oggetti tangibili e sono quindi relativamente facili da identificare. Nel mondo virtuale della progettazione, invece, i componenti devono essere rappresentati in forma astratta mediante una serie di modelli utilizzabili nei vari ambiti di progettazione. Durante i processi di definizione e realizzazione del progetto, un componente è rappresentato come simbolo nello schema elettrico, come footprint sul PCB, come modello SPICE per la simulazione, come descrizione dell'integrità del segnale per analizzare la qualità dei segnali e come modello tridimensionale per la visualizzazione 3D del componente e del PCB. Un unico componente, con una rappresentazione diversa per ciascun ambito di progettazione.
Ogni ambito di progettazione richiede un modello specifico. Per la creazione dello schema elettrico, il modello è denominato simbolo. Poiché l'ambiente di progettazione si basa sull'idea che il progetto inizi dallo schema elettrico, il simbolo schematico viene utilizzato per collegare tra loro i vari modelli.
I parametri aggiungono poi i dettagli necessari per identificare il componente fisico reale, come la potenza nominale, la tolleranza, i dettagli di acquisto, i riferimenti alla scheda tecnica e così via.
Il modello del simbolo si collega agli altri modelli per descrivere completamente il componente in ogni ambito. Il modello 3D viene effettivamente posizionato all'interno del footprint.
Modelli e librerie di modelli
Ogni tipo di modello e componente deve essere archiviato in un file di modello o in una libreria. Alcuni utilizzano un formato di file standardizzato, come SPICE, mentre altri utilizzano un formato proprietario, come il file di libreria schematica, usato per archiviare simboli schematici o componenti.
Alcuni tipi di modelli, come SPICE, vengono archiviati con un modello per file; questi file sono denominati file di modello. Altri, come i footprint PCB, vengono archiviati in un file che può contenere uno o più footprint. Questi file sono denominati librerie di modelli.
Riepilogo dei tipi di modelli e librerie
Per supportare l'ampia gamma di attività di progettazione svolte durante il processo di sviluppo elettronico sono necessari numerosi tipi di modelli e formati di libreria.
Di seguito è riportato un riepilogo di ciascun tipo di modello e libreria.
| Ambito di progettazione | Tipo di modello o libreria | Estensione del file | Note |
|---|---|---|---|
| Schematic capture | Simbolo | *.SchLib | Simbolo schematico Altium; può essere un semplice simbolo oppure includere collegamenti ad altri modelli e parametri aggiuntivi per definire un componente completo. |
| PCB design | Footprint | *.PcbLib | Footprint o geometria che definisce i punti di montaggio e di collegamento del componente sul PCB; può contenere sia gli elementi da fabbricare (piazzole, serigrafia, maschera, ecc.) sia una rappresentazione 3D opzionale del componente montato. |
| 3D PCB design | Corpo 3D | *.PcbLib | Oggetto di progettazione Altium; posiziona uno o più corpi 3D sul footprint per creare un modello 3D del componente nel file *.PcbLib . |
| STEP | *.STEP, *.STP | Modello 3D in formato STEP standard; può essere importato in un oggetto Corpo 3D del PCB e posizionato sul footprint nel file *.PcbLib . | |
| Parasolid 3D© | *.X_T, *.X_B | Modello 3D in formato Parasolid (ASCII o binario); può essere importato in un oggetto Corpo 3D del PCB e posizionato sul footprint nel file *.PcbLib . | |
| SOLIDWORKS 3D© | *.SldPrt | Modello 3D in formato SOLIDWORKS; può essere importato in un oggetto Corpo 3D del PCB e posizionato sul footprint nel file *.PcbLib . | |
| Circuit simulation | Modello SPICE3f5 / XSpice / PSpice | *.mdl | File di modello SPICE 3f5; descrive il comportamento di un componente utilizzando la sintassi SPICE. |
| *.ckt | File di sottocircuito SPICE; una netlist in formato SPICE che descrive in dettaglio un circuito che modella il comportamento del componente. | ||
| Modello SimCode | *.txt + *.mdl | File/libreria di modelli Digital SimCode in formato ASCII e file intermedio di collegamento del modello (MDL) necessario per associare il modello digitale al simbolo; utilizzati per modellare componenti digitali nella simulazione di circuiti a segnali misti. | |
| *.scb + *.mdl | File/libreria di modelli Digital SimCode compilati e file intermedio di collegamento del modello (MDL) necessario per associare il modello digitale al simbolo; utilizzati per modellare componenti digitali nella simulazione di circuiti a segnali misti. | ||
| Signal Integrity analysis | Modello IBIS | *.ibis | File Input/output Buffer Information Specification; un modello comportamentale che descrive le caratteristiche elettriche di un pin di ingresso o di uscita. |
| Component creation | Libreria integrata Altium | *.IntLib | Libreria compilata; contiene tutti i tipi di modelli. Una IntLib è il risultato della compilazione di un progetto LibPkg. |
| Component creation | Libreria Altium collegata a un database | *.DbLink | File di interfaccia per il collegamento al database; utilizza i dati parametrici archiviati nei componenti SchLib per interrogare un'origine dati ODBC esterna alla ricerca di un record appropriato (ad esempio, un codice componente oppure resistenza, potenza nominale e package). I dati dei campi mappati nel DbLink vengono recuperati e aggiunti al componente durante il posizionamento. |
| Component creation | Libreria database Altium | *.SVNDbLib | DbLib con controllo di versione: si interfaccia con un repository SVN per il controllo di versione dei modelli schematici e PCB. |
Il componente
Un componente può essere un elemento semplice, come un resistore a due pin, oppure un connettore di grandi dimensioni con centinaia e centinaia di pin. Per offrire flessibilità nell'organizzazione dei componenti sui fogli dello schema elettrico, il software include diverse utili funzionalità di visualizzazione.
È un simbolo o un componente?
Una volta collegati i modelli degli altri ambiti e aggiunti i parametri, il simbolo diventa un componente. Molti progettisti continuano a chiamarlo simbolo quando lo vedono sullo schema elettrico perché è ciò che appare, ma a quel simbolo sono collegati i modelli degli altri ambiti e i dettagli parametrici che lo definiscono come componente. Questo documento utilizza il termine symbol per descrivere gli oggetti grafici e i pin posizionati nell'editor di librerie schematiche. In tutte le altre situazioni, viene denominato component.
Il simbolo viene creato nell'editor di librerie schematiche. Non appena aggiungi collegamenti ai modelli e parametri, diventa un componente. I dettagli del componente possono essere aggiunti nell'editor di librerie schematiche oppure, se utilizzi una libreria di tipo DbLink o DbLib, possono essere estratti da un database e aggiunti al simbolo durante il posizionamento sullo schema elettrico (questo argomento verrà approfondito più avanti). In alternativa, i dettagli possono essere aggiunti dopo che il simbolo è stato posizionato sul foglio dello schema elettrico.
Il simbolo
Il simbolo viene creato nell'editor delle librerie schematiche, posizionando oggetti grafici per ottenere la forma desiderata e aggiungendo poi i pin. Sono i pin a conferire al componente le sue proprietà elettriche: il software li identifica come punti di connessione elettrica e li associa ai pad del footprint sul PCB.
I simboli possono essere piccoli e semplici oppure rappresentare componenti con un elevato numero di pin, suddivisi in più parti.
Le librerie basate su file
Altium Designer supporta diversi tipi di librerie basate su file, descritti di seguito.
Modelli schematici e PCB e librerie di modelli
Main pages: Librerie schematiche, Librerie PCB
Agli albori dell'automazione della progettazione elettronica esistevano due ambiti di progettazione: la realizzazione degli schemi elettrici e il layout del PCB. La realizzazione degli schemi produceva una serie di fogli schematici stampati, mentre il layout del PCB produceva i file per la fabbricazione e l'assemblaggio del PCB.
A tale scopo, il progettista doveva poter creare e memorizzare i simboli schematici, pronti per essere posizionati sul foglio schematico. Dettagli quali valore, tensione, potenza, footprint e così via venivano spesso aggiunti dopo aver posizionato il simbolo dalla libreria sul foglio schematico.
Per quanto riguarda i footprint, le funzionalità di modifica erano incentrate sulla realizzazione del progetto come insieme di layer contenenti le forme necessarie per gli strumenti di fotoproduzione. Questo approccio orientato all'output determinava quali forme fossero supportate, fino al carattere utilizzato per il designatore e per le altre stringhe serigrafiche.
Questi semplici simboli e footprint venivano creati e memorizzati in librerie; inizialmente, entrambi i tipi utilizzavano l'estensione di file *.Lib. Quando Windows eliminò il limite di tre caratteri per le estensioni dei file, queste furono modificate in *.SchLib per i simboli schematici e *.PcbLib per i footprint.
Le librerie schematiche e PCB sono contenitori per la memorizzazione dei modelli.
La libreria integrata
Main page: Librerie integrate
Nel tempo è cresciuta l'esigenza di separare il processo di creazione dei componenti da quello di progettazione del prodotto. Anziché aggiungere i dettagli del componente dopo aver posizionato il simbolo sul foglio schematico, i team di progettazione desideravano definire completamente il componente nella libreria. Si stavano sviluppando anche altri ambiti di progettazione, come la simulazione circuitale, ed era quindi necessario supportare anche i relativi modelli. Per creare componenti pronti all'uso, occorre inoltre poter verificare l'associazione tra simbolo e modello, per poi distribuire questi componenti in un unico file di libreria pronto all'uso.
Per soddisfare questi requisiti è stata sviluppata la libreria integrata (*.IntLib). La libreria integrata contiene tutti i tipi di modelli in un unico file. La sorgente di una libreria integrata è un pacchetto di librerie (*.LibPkg), ossia un progetto che riunisce i simboli, i footprint e i modelli di simulazione sorgenti. Quando il progetto del pacchetto di librerie viene compilato, viene verificata l'associazione tra simbolo e modello e viene creata la libreria integrata. Utilizzando una IntLib, la libreria diventa una risorsa da cui posizionare componenti pronti all'uso, offrendo una valida soluzione per le organizzazioni di medie e grandi dimensioni che desiderano separare la creazione dei componenti dalla progettazione del prodotto.
Glossario
Componente |
Un componente è un dispositivo fisico che viene posizionato sulla scheda, ad esempio un circuito integrato o un resistore. Questi componenti possono contenere una singola parte oppure un insieme di parti racchiuse nello stesso package. |
Corpo 3D |
Un corpo 3D è un oggetto di forma poligonale che può essere aggiunto a un footprint su qualsiasi layer meccanico abilitato. Può essere utilizzato per definire le dimensioni fisiche e la forma di un componente sui piani orizzontale e verticale, consentendo un controllo più preciso delle distanze tra i componenti e una migliore visualizzazione 3D. Gli oggetti corpo 3D fungono anche da segnaposto per i modelli importati nel footprint del componente oppure da oggetti indipendenti non montati sul PCB, come involucri e assiemi. |
Designatori |
I designatori sono identificatori univoci utilizzati per distinguere un componente da un altro in un PCB. Possono essere alfabetici, numerici o alfanumerici. Anche i pad hanno designatori univoci, che corrispondono ai numeri dei pin del componente. |
Footprint |
Un footprint definisce (o modella) lo spazio necessario per montare il componente sul PCB. Il modello del footprint di un componente viene memorizzato in una libreria PCB. Un footprint può contenere pad per il collegamento ai pin di un dispositivo e un contorno fisico del package creato con segmenti di pista e/o archi sul layer serigrafico (overlay). Può inoltre includere elementi per il montaggio del dispositivo. I footprint nella libreria PCB non hanno né designatore né commento. Diventano componenti quando vengono posizionati su un foglio PCB, dove vengono assegnati designatori e commenti. |
Libreria |
Una libreria schematica è un insieme di componenti le cui parti sono memorizzate su fogli separati. Una libreria PCB contiene i footprint dei componenti. Ogni tipo di libreria dispone di un proprio editor. Le librerie integrate combinano le librerie schematiche con i relativi modelli e non possono essere modificate direttamente dagli editor delle librerie. |
Oggetto |
Un oggetto è un qualsiasi elemento singolo che può essere posizionato nell'area di progettazione dell'editor delle librerie. |
Pad |
I pad vengono normalmente utilizzati in un footprint per creare piazzole di connessione per i pin dei componenti. |
Parte |
Una parte è un insieme di oggetti grafici che rappresentano una sezione di un componente contenente più dispositivi. Le parti vengono memorizzate su fogli separati all'interno dei componenti nelle librerie di componenti schematici. |
Pin |
I pin conferiscono al componente le sue proprietà elettriche e ne definiscono i punti di connessione. |
Localizzato tramite A