Varianti di progettazione

Quando un prodotto deve essere progettato e realizzato in una serie di variations dello stesso prodotto, ciascuna con opzioni o funzionalità diverse, la possibilità di implementare design variants evita di dover creare una versione distinta del progetto per ogni variante.

In pratica, una variante di progetto utilizza lo stesso progetto di base, ma il PCB viene assemblato con l'insieme di componenti specificato dalla variante. È quindi possibile selezionare una variante durante la generazione degli output di produzione del progetto (BOM, P&P, disegni di assemblaggio, ecc.), determinando così il modo in cui il prodotto verrà assemblato.

La possibilità di creare variations dello stesso progetto di base offre una notevole flessibilità nella creazione dei progetti PCB in Altium Designer. Utilizzando le varianti, è possibile definire un numero qualsiasi di versioni del progetto della scheda, in cui ciascun componente può essere configurato come:

• Montato sulla scheda.
• Non montato sulla scheda.
• Montato sulla scheda, ma con parametri del componente modificati, ad esempio il valore.
• Un componente completamente diverso, utilizzato come sostituto alternativo.

Le varianti di progetto che utilizzano uno qualsiasi di questi tipi di variazione vengono tutte definite assembly variants, poiché influiscono solo sul processo di assemblaggio. In questo caso, tutte le varianti condividono lo stesso circuito stampato nudo.

Altium Designer supporta anche variazioni delle informazioni serigrafiche dei componenti sul PCB, come ad esempio la modifica del commento di un componente. Una variazione di questo tipo richiede la produzione di due telai serigrafici, con conseguente realizzazione di due circuiti stampati nudi diversi. Questo tipo di variante viene definito fabrication variant.

Le varianti di progetto vengono gestite, create e modificate nella finestra di dialogo Variant Management di Altium Designer o nell'interfaccia basata su documenti Variant Manager. Per accedervi, utilizzare il comando Project » Variants nei menu principali oppure il comando Variants nel menu contestuale della voce del progetto nel pannello Projects. Per ulteriori informazioni, consultare le seguenti pagine:

• Utilizzo della finestra di dialogo Variant Management 
• Utilizzo di Variant Manager

Componenti logici e fisici

È utile comprendere che in Altium Designer esistono essenzialmente due tipi di componenti: componenti logici e componenti fisici. La distinzione consiste nel fatto che i componenti posizionati sul foglio dello schema sono componenti logici, ciascuno dei quali è un'entità concettuale che rappresenta il componente fisico che verrà effettivamente montato sul PCB assemblato.

Sebbene questo modello uno a uno, da logico a fisico, funzioni bene per un progetto semplice, non può supportare alcune delle funzionalità più avanzate di Altium Designer. Ne sono esempi i progetti multicanale, in cui una sezione di circuito viene replicata tutte le volte necessarie, e le varianti, in cui un singolo progetto può essere realizzato montando componenti diversi per ciascuna variante del progetto della scheda. Queste funzionalità richiedono che one componente logico possa rappresentare multiple componenti fisici.

Altium Designer offre questa capacità uno a molti grazie alla propria tecnologia di compilazione. Quando il progetto logico viene compilato (un processo automatizzato), ogni componente fisico viene istanziato in memoria, pronto per essere trasferito nell'area di progettazione della scheda.

Per gestire le situazioni in cui è necessario accedere ai componenti fisici a livello di schema, ad esempio durante la definizione delle varianti di progetto, il progetto fisico è disponibile anche nell'editor degli schemi tramite le schede situate nella parte inferiore del foglio dello schema. Qui, la scheda Editor più a sinistra seleziona il progetto logico acquisito (normale), mentre le altre schede «compilate» rappresentano il progetto fisico equivalente così come verrà trasferito nell'area di progettazione PCB. Si noti che lo schema visualizzato in una scheda compilata è di sola lettura.

L'immagine mostra la vista dello schema fisico nell'editor degli schemi. Selezionare la variante di progetto desiderata facendo doppio clic sulla relativa voce nel pannello Projects.

Tipi di variazione

La funzionalità delle varianti, come suggerisce il nome, crea variazioni del progetto PCB originale o «di base». Una volta definito questo progetto di base, le varianti vengono definite in Variant Manager configurando i componenti della scheda come montati, montati con parametri modificati, non montati oppure sostituiti con un componente alternativo.

Montato

Montato è lo stato predefinito di un componente prima dell'applicazione di qualsiasi variazione; se è montato, non presenta quindi alcuna variazione. Quando viene creata una nuova variante nella finestra di dialogo Variant Management (vedere di seguito), tutti i componenti sono montati per impostazione predefinita; questo stato è rappresentato da una cella vuota.

Montato con parametri modificati

Il processo di definizione delle varianti consente di modificare qualsiasi parametro di un componente. La modifica del valore di un parametro è una variazione locale e influisce solo sulla documentazione di output. Lo schema originale e il componente di cui viene modificato il parametro non vengono alterati in alcun modo. Nell'immagine seguente, il parametro Value di C8 è stato modificato e questa variazione è indicata dal carattere corsivo utilizzato nell'area di progettazione per visualizzare la stringa del valore.

Non montato

Quando un componente è impostato su Not Fitted, rimane presente nello schema e viene trasferito al PCB (in modo da poterne posizionare il footprint), ma viene rimosso dalla documentazione di output pertinente, come la BOM. È possibile configurare il modo in cui i componenti non montati vengono rappresentati nella documentazione, ad esempio contrassegnandoli con una croce nello schema e nei disegni del PCB generati come output; vedere Configurazione della visualizzazione dei componenti modificati nei documenti di progetto.

Nella variante selezionata (BGA), C6 è montato, C5 e C7 non sono montati e C8 è montato, ma con il valore di un parametro modificato.

Componente alternativo

Una variante può anche prevedere un componente completamente diverso come componente alternativo. Quando nell'editor degli schemi è selezionata la scheda compilata, il componente alternativo viene visualizzato passando da una variante all'altra. Per questo tipo di variazione, il componente alternativo deve avere lo stesso insieme di pin nello schema, posizionati nelle stesse ubicazioni del componente di base. Questo requisito è essenziale per garantire che la connettività rimanga valida quando il progetto viene compilato.

Nell'esempio mostrato di seguito, vengono utilizzati componenti alternativi per R3 e Q1 nella variante TSOP. Q1 è un transistor NPN nella variante BGA e un JFET nella variante TSOP. Si noti che in entrambi i casi vengono utilizzati gli stessi pin.

❯ ❮ Javascript ID: Variation_AlternatePart_AD18_x

Un componente alternativo può essere gestito sul PCB in due modi.

• If the footprint is the same – se il componente alternativo scelto ha lo stesso nome di footprint del componente di base, al PCB verrà trasferita una sola istanza del footprint. Poiché a un componente possono essere assegnati più footprint, assicurarsi che nella finestra di dialogo Variant Management sia selezionato il footprint corretto per ciascuna variante.

• If the footprint changes – se il componente alternativo scelto ha un nome di footprint diverso da quello del componente di base, entrambi i footprint vengono trasferiti al PCB. È quindi necessario decidere come posizionare i due footprint sul PCB. Si noti che entrambi i footprint avranno lo stesso designatore, poiché viene sempre montato solo l'uno o l'altro componente. L'animazione seguente mostra come gestire questa situazione quando una variante utilizza SRAM in package BGA e l'altra SRAM in package TSOP.

Nelle impostazioni di una determinata variante, è possibile scegliere di utilizzare simboli e/o footprint invariati per i componenti per i quali sono stati selezionati componenti alternativi.

Modifica del tipo di componente

La possibilità di selezionare un componente alternativo non è limitata alla scelta dello stesso tipo di componente: è quindi possibile avere, ad esempio, un resistore come componente di base e definire poi un condensatore come componente alternativo. È importante conoscere le conseguenze di questo tipo di sostituzione:

• Designator – esiste un solo designatore per ciascun componente logico di base, ed è questo il designatore utilizzato per tutte le varianti. Ad esempio, se un resistore viene sostituito con un condensatore, si può valutare l'utilizzo di un prefisso speciale del designatore per indicarlo, come R_C o R-C.

• Pins – il componente alternativo deve avere lo stesso numero di pin del componente di base e tali pin devono trovarsi nella stessa posizione ed essere dello stesso tipo elettrico. Se queste condizioni non sono soddisfatte, viene visualizzato un avviso.

Progetti multicanale

Main article: Progettazione multifoglio e multicanale

I progetti multicanale consentono di specificare un singolo foglio schematico, o una struttura gerarchica di fogli, da ripetere, replicando di fatto più volte una sezione del progetto. Non è necessario copiare e incollare manualmente, poiché il software gestisce il processo di replica, mentre l'utente definisce il metodo di annotazione utilizzato per identificare i componenti ripetuti.

Nei progetti multicanale di Altium Designer, è possibile sostituire un componente di base con un componente completamente diverso per una variante selezionata.

Nell'animazione, la variante BGA prevede il montaggio di due SRAM, mentre la variante TSOP ne prevede quattro. Questo risultato si ottiene non montando uno dei due canali di memoria nella variante BGA.

Per quanto riguarda i canali, una variante può prevedere variazioni dei componenti tra all channels o all'interno di un specific channel, tra cui componenti montati/non montati, modifiche a parametri specifici dei componenti o componenti alternativi.