Lavorare con le direttive in uno schema elettrico

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Altium Essentials: Schematic Updating

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Le direttive di progettazione sono oggetti posizionati sullo schema durante la cattura del progetto e forniscono un modo per specificare istruzioni da trasmettere ad altre parti del software. È disponibile una varietà di direttive di progettazione, utilizzabili nei due modi seguenti:

  • Directives associate alla compilazione automatica dei documenti schematici sorgente.
  • Directives utilizzate per trasferire al PCB le informazioni definite in un foglio schematico.

Le sezioni seguenti analizzano più da vicino queste aree e le direttive associate.

Directives relative alla compilazione

I progetti si evolvono nel tempo e vengono acquisiti per fasi. Man mano che ciascuna fase si consolida, non è insolito volerla controllare isolatamente dal resto del progetto. La compilazione di un singolo documento schematico (o dell’intero progetto) in fasi intermedie del processo di cattura produrrà spesso diversi messaggi di errore causati da circuiti non ancora acquisiti o da collegamenti di interfaccia tra frammenti di circuito ancora incompleti. Tali messaggi non hanno alcun valore reale, poiché creano soltanto rumore attorno alle informazioni veramente importanti. Il modo più rapido e semplice per sopprimere questi errori di compilazione è inserire le direttive No ERC oppure Compile Mask.

Direttiva No ERC

La direttiva No ERC viene posizionata su un nodo del circuito per sopprimere tutti gli avvisi e/o le condizioni di violazione degli errori dell’Electrical Rule Check rilevati quando il progetto schematico viene convalidato. Per saperne di più, consultare la pagina Validating Your Design Project.

Direttiva Compile Mask

Le direttive No ERC sono ottime per sopprimere un numero ridotto di pin, porte, sheet entry o net in violazione all’interno di un progetto. In alcuni casi, tuttavia, può essere preferibile rimuovere un’intera sezione del progetto, inclusi i componenti. Utilizzare una direttiva Compile Mask (Place » Directives » Compile Mask command) oppure fare clic sul pulsante Compile Mask () nel menu a discesa delle direttive su Active Bar per nascondere efficacemente al Compiler l’area del progetto che essa contiene, consentendo di impedire manualmente il controllo degli errori per circuiti che potrebbero non essere ancora completi e che sai genereranno errori di compilazione. Ciò può risultare molto utile se devi compilare il documento attivo o il progetto per verificare l’integrità del progetto in altre aree specifiche, ma non desideri il “rumore” dei messaggi generati dal compiler associati alle parti non ancora completate del progetto.

Come suggerisce il nome, questa direttiva istruisce il Compiler a ignorare tutti gli oggetti che ricadono completely entro i limiti della maschera definita. Posiziona la maschera esattamente come faresti con una nota o con un oggetto rettangolo.

Considera il circuito schematico di esempio mostrato nell’immagine seguente, in cui il cablaggio verso il dispositivo LCD1 non è ancora completo. Compilando solo questo schema (Project » Validate PCB Project) si otterranno numerosi messaggi di violazione (mostrati sotto), ciascuno dei quali è causato dal circuito incompleto. Passa il mouse sopra l’immagine per vedere l’effetto del posizionamento di una direttiva Compile Mask attorno al circuito incompleto. Queste violazioni verranno ignorate dal Compiler, mentre il resto del circuito nello schema, completamente cablato, verrà controllato. Nota che gli oggetti effettivamente mascherati, cioè quelli che ricadono completamente all’interno del rettangolo di delimitazione della maschera, appariranno in grigio.

Passa il cursore sull’immagine per mostrare l’effetto dell’uso di una direttiva Compile Mask per nascondere le violazioni del compiler dovute a circuiti incompleti.
Passa il cursore sull’immagine per mostrare l’effetto dell’uso di una direttiva Compile Mask per nascondere le violazioni del compiler dovute a circuiti incompleti.

Una compile mask può essere visualizzata in modalità espansa (cornice completa) o compressa (piccolo triangolo). Queste modalità corrispondono rispettivamente a maschera abilitata e disabilitata. Passa da una modalità di visualizzazione all’altra facendo clic sull’angolo superiore sinistro di una compile mask posizionata. Questa funzionalità può essere utile quando la simulazione è inclusa nel flusso di progettazione: learn more.
Sebbene le compile mask possano essere ruotate o specchiate lungo l’asse X o Y, ciò non ha alcun effetto sull’orientamento del circuito di progetto contenuto al loro interno.

Direttive correlate al PCB

Come ambiente di progettazione unificato, Altium Designer offre la possibilità di definire i requisiti del PCB prima del layout della scheda. Questo si ottiene aggiungendo e specificando parametri agli oggetti posizionati nei fogli schematici.

Per alcuni oggetti di progettazione schematica – come componenti, sheet symbol, porte, ecc. – questo comporta l'aggiunta dei parametri pertinenti come parte delle proprietà di quell'oggetto. Per gli oggetti net come fili e bus, i parametri non possono essere aggiunti direttamente come proprietà del filo o del bus. Invece, i parametri necessari a contenere le informazioni vengono specificati usando direttive di progettazione dedicate.

Le seguenti informazioni possono essere specificate usando le direttive e verranno trasferite alle definizioni appropriate basate su PCB durante la sincronizzazione del progetto:

  • Vincoli di layout PCB
  • Coppie differenziali
  • Classi di net

Includendo direttive di progettazione nello Schematic, i progettisti possono specificare vincoli di progettazione espliciti, garantendo al contempo che lo Schematic rimanga il riferimento principale del progetto. Eventuali modifiche al progetto verrebbero eseguite solo dal lato schematico e trasferite al PCB. Questo può diventare particolarmente importante quando più persone lavorano al progetto, soprattutto se si trovano in luoghi diversi.  Invece di tentare di comunicare tra loro tramite catene di email o telefonate, la persona che acquisisce il progetto può assicurarsi che determinati vincoli vengano effettivamente utilizzati durante la fase di layout.

Il cuore di questa funzionalità è la direttiva Parameter Set directive.

Si tratta essenzialmente di oggetti Parameter Set definiti dall'utente, che possono essere associati a un oggetto net all'interno di un progetto schematico. Posizionare una direttiva PCB Layout su un filo, bus o signal harness per definire uno o più vincoli di progettazione destinati alle net associate. Quando viene creato un PCB a partire dallo schematico, le informazioni nella direttiva PCB layout vengono utilizzate per creare le relative regole di progettazione PCB. Le informazioni specificate da una direttiva PCB Layout vengono applicate solo alla net (o all'insieme di net) a cui la direttiva è collegata.

Una direttiva Parameter Set.
Una direttiva Parameter Set.

Questa agisce come contenitore per qualsiasi numero di parametri destinati alla net a cui la direttiva Parameter Set è collegata. È possibile posizionare una direttiva Parameter Set predefinita senza parametri (Place » Directives » Parameter Set) e aggiungere successivamente i parametri pertinenti. Le sezioni seguenti esaminano più da vicino l'uso di queste direttive basate su parametri. Sono disponibili sia direttive parameter set definite dall'utente (Parameter Set) sia predefinite (Differential Pair). L'unica differenza tra un parameter set vuoto e uno predefinito è che i parameter set predefiniti includono un parametro, come descritto di seguito.

Fare riferimento alla pagina Defining Differential Pairs in Your Schematics per saperne di più sull'uso delle direttive Differential Pair.

Moving from Directives to the Constraint Manager

L'approccio originale alla definizione dei requisiti di progettazione consisteva nel gestirli separatamente negli editor schematico e PCB; le Direttive li definiscono nello schematic editor e le Design Rules nel PCB editor. Questa separazione è stata risolta con l'introduzione del Constraint Manager, un editor separato per definire i requisiti di progettazione, consentendo di configurarli e modificarli in qualsiasi fase del processo di progettazione. Per un determinato progetto può essere utilizzato un solo approccio; un modo semplice per verificarlo è cercare una voce Constraint Manager nel menu Design. Se non è presente (e invece è presente una voce Rules nel menu Design del PCB editor), allora il progetto sta usando il più vecchio approccio Design Rules.

Se viene utilizzato Constraint Manager, le classi di net, le coppie differenziali, le classi di coppie differenziali e le regole definite usando le direttive parameter set e differential pair not verranno rilevate e trasferite durante l'aggiornamento del PCB dallo schematico. Verranno trasferite solo le classi di net, le coppie differenziali, le classi di coppie differenziali e le regole definite nel Constraint Manager.

Si noti che è possibile importare regole, classi di net, coppie differenziali e classi di coppie differenziali dalle direttive posizionate negli schematici, usando il comando Import from Directives dal menu del tasto destro della vista Physical o Electrical del Constraint Manager quando vi si accede dagli schematici – scopri di più. Si noti che dopo aver importato i dati dalle direttive nel Constraint Manager e aver salvato tali modifiche, le direttive importate verranno distinte nell'area di progettazione schematica dal loro colore blu (con un simbolo leggermente diverso). Questo indica che è avvenuta la transizione unidirezionale dalle direttive al Constraint Manager, e le direttive blu diventano oggetti di sola lettura (non sono consentite ulteriori modifiche).

Posizionamento delle direttive Parameter Set

Posizionare una direttiva di questo tipo scegliendo il comando Place » Directives » Parameter Set dal menu principale oppure facendo clic con il pulsante destro all'interno dell'area di progettazione. Quando si posiziona una direttiva parameter set predefinita, non saranno presenti parametri esistenti. Un parameter set è una direttiva di progettazione che consente di associare specifiche di progetto a un oggetto di tipo net all'interno di un progetto schematico. Ad esempio, utilizzare un parameter set per dichiarare che due net sono membri di una differential pair. È la presenza di parametri con nomi specifici nel parameter set che il software utilizza per determinare quale direttiva di progettazione si sta posizionando.

Oltre alle direttive parametro definite dall'utente, una direttiva parametro basata su regole viene definita dalla finestra di dialogo Choose Design Rule Type, accessibile dalla modalità pannello Properties associata al parametro. L'accesso avviene come segue:

  1. Premere Tab prima di posizionare il Parameter Set o fare doppio clic su una direttiva Parameter Set già posizionata per visualizzarne le proprietà nel pannello Properties.

  2. Quindi, fare clic sul pulsante  nell'area Parameters del pannello Properties e scegliere Rule dal menu a discesa per selezionare una regola dalla finestra di dialogo Select Design Rule Type.

Modifica del valore di una regola.
Modifica del valore di una regola.

Usare la finestra di dialogo Select Design Rule Type per selezionare il tipo di regola che si desidera aggiungere come parametro di regola alla direttiva. Facendo doppio clic su un tipo di regola si accederà alla relativa finestra di dialogo Edit PCB Rule (From Schematic), nella quale è possibile definire i vincoli della regola.

Le proprietà specifiche presenti nella finestra di dialogo Edit PCB Rule (From Schematic) dipendono dalla regola di progettazione selezionata e saranno le stesse proprietà definite per tale regola nell'editor PCB.

Ad esempio, l'immagine seguente mostra la finestra di dialogo Edit PCB Rule (From Schematic) per Max-Min Width Rule, in cui è possibile: configurare le impostazioni Min/Preferred/Max per tutti i layer, definire manualmente ciascuna impostazione di larghezza per ogni layer, oppure scegliere di utilizzare un Profilo di impedenza. Se si seleziona un profilo di impedenza e la struttura fisica effettiva della scheda è già stata definita nell'editor PCB, è anche possibile selezionare il file della scheda per Load the PCB Layer Stack and calculate the track width values.

Se il PCB esiste e il layer stack è stato definito, le larghezze calcolate possono essere caricate nello schematico.Se il PCB esiste e il layer stack è stato definito, le larghezze calcolate possono essere caricate nello schematico.

La regola mostrata sopra è stata applicata a una classe di net. Questo è stato ottenuto posizionando una Blanket Directive con una PCB Routing Directive allegata per raggruppare le net in una classe e quindi applicare la Max-Min Width Rule a quella classe ().

Per informazioni dettagliate su ciascuna delle PCB Design Rules e dei relativi vincoli, fare clic qui.

Utilizzare il campo a discesa Measurement Units per selezionare le unità Metric o Imperial.

Specifica dei vincoli per una regola selezionata.
Specifica dei vincoli per una regola selezionata.

La voce per l'area Parameters sarà il tipo di regola scelto, insieme ai vincoli specificati. L'immagine seguente illustra i parametri della regola di vincolo di larghezza definiti per una direttiva Parameter Set. Per visualizzare la regola nell'area di progettazione, fare clic sull'icona di visibilità () nell'area Rules.

Vincoli di regola multipli definiti per una particolare net, per gentile concessione di una direttiva Parameter Set.
Vincoli di regola multipli definiti per una particolare net, per gentile concessione di una direttiva Parameter Set.

Quando il progetto viene trasferito al PCB, tramite il processo di sincronizzazione, verranno create le regole di progettazione pertinenti, in base alle informazioni contenute in una direttiva. La parola Schematic viene utilizzata nel nome di ciascuna regola generata, per distinguere l’origine di tale regola.

Regole di progettazione generate sul lato PCB.
Regole di progettazione generate sul lato PCB.

Ricorda che è possibile aggiungere più parametri alla stessa direttiva Parameter Set, per ottenere uno schematico più ordinato.

Posizionamento delle direttive Net Class

Una direttiva Net Class consente di creare classi di net definite dall’utente nello schematico. Una direttiva Net Class può essere posizionata scegliendo il comando Place » Directives » Parameter Set dai menu principali, quindi definendo il parameter set come direttiva net class come specificato nel Suggerimento n. 2 nella pagina del comando. Quando viene creato un PCB a partire dallo schematico, le informazioni contenute in una direttiva Net Class vengono utilizzate per creare la corrispondente Net Class sul PCB. Per rendere una net membro di una net class, collega una direttiva Net Class al wire, bus o signal harness pertinente, quindi imposta il parametro ClassName della direttiva sul nome della classe desiderata. L’opzione Generate Net Classes (per User-Defined Classes) deve essere abilitata in the Class Generation tab of the Project Options dialog per utilizzare questa funzionalità.

Se per una net è stata definita una direttiva Net Class, allora tutte le regole di progettazione PCB create da quell’oggetto parameter set avranno come ambito della regola Net Class quando il progetto viene trasferito all’editor PCB. Una direttiva Net Class può essere creata dalla direttiva Parameter Set già posizionata aggiungendo una classe il cui valore deve essere impostato sulla PCB Net Class richiesta.

Sebbene le Net Classes possano essere create dall’editor PCB, la funzione logica o il raggruppamento delle net è generalmente molto più chiaro nello schematico e, pertanto, è più sensato gestire il processo da lì.

Quando il progetto viene trasferito al PCB, tramite il processo di sincronizzazione, verranno create le net classes pertinenti, in base alle informazioni contenute in una direttiva.

Collega una direttiva Net Class a un oggetto Blanket object, per creare una net class i cui membri siano le singole net coperte da quel blanket. Se a quel blanket è collegata anche una direttiva PCB Layout, i parametri di regola della direttiva PCB Layout saranno indirizzati a quella net class, anziché a ciascuna singola net. Quando si importano le modifiche nel documento PCB, ciò comporta la creazione di un’unica regola di progettazione (per parametro), con un ambito impostato per indirizzare la net class.

Posizionamento delle direttive Blanket

Le direttive Parameter Set possono indirizzare solo la net specifica a cui sono collegate, ma se combinate con una direttiva Blanket il loro ambito può essere esteso per coprire tutte le net all’interno del blanket.

Posiziona una direttiva di questo tipo scegliendo il comando Place » Directives » Blanket dai menu principali. Quando si posiziona un blanket, è possibile definire una semplice forma rettangolare oppure una forma poligonale. Quest’ultima offre un controllo più preciso sulla copertura degli oggetti net richiesti in un foglio.

Il blanket identifica le net di interesse: posiziona una direttiva Parameter Set in qualsiasi punto del bordo del blanket per applicare i requisiti di progettazione a tali net. Per applicare la direttiva perimetrale a una net sotto una direttiva Blanket, un oggetto associato a quella net — un pin, una port, una net label, una power port, un segmento wire/bus/harness (inclusi entrambi gli estremi) — deve ricadere entro i limiti del blanket. Nota che per gli identificatori di net, come le net label, l’hotspot deve trovarsi all’interno del blanket. Se le net membro non vengono trasferite nel PCB Parameter Set come previsto, prova a regolare di conseguenza l’area del blanket.

Per verificare a quali net si applicherà la direttiva blanket, usa la funzionalità Net Colors per evidenziarle. Scegli il colore richiesto dal menu View » Set Net Colors, quindi fai clic sul perimetro della direttiva Blanket desiderata. Per rimuovere l’evidenziazione da una net specifica, usa il comando View » Set Net Colors » Clear Net Color, quindi fai clic sulla net da cui desideri rimuovere la colorazione. Per rimuovere la colorazione delle net da tutti i fogli schematici, usa il comando View » Set Net Colors » Clear All Net Colors.

Un esempio di utilizzo di una direttiva Blanket per applicare una direttiva Parameter Set alle net all’interno del blanket.
Un esempio di utilizzo di una direttiva Blanket per applicare una direttiva Parameter Set alle net all’interno del blanket.

Esempi di utilizzo di una direttiva blanket includono:

  • Collegare una direttiva Parameter Set a un oggetto blanket affinché i relativi parametri di regola vengano applicati a ciascuna singola net coperta da quel blanket.
  • Collegare una direttiva Parameter Set a un oggetto blanket per creare un Parameter Set i cui membri siano le singole net coperte da quel blanket.
  • Collegare una direttiva Differential Pair a un oggetto blanket per creare oggetti differential pair basati su net differenziali all’interno dei limiti di quel blanket.
Collega una direttiva Parameter Set a un oggetto Blanket object affinché i relativi parametri di regola vengano applicati a ciascuna singola net coperta da quel blanket. Se a quel blanket è collegata anche una direttiva Parameter Set e il Parameter Set ha anche un parametro Net Class, i parametri di regola della direttiva Parameter Set saranno indirizzati a quella net class, anziché a ciascuna singola net. Quando si importano le modifiche nel documento PCB, ciò comporta la creazione di un’unica regola di progettazione (per parametro) con un ambito impostato per indirizzare la net class.
Puoi anche copiare una direttiva Parameter Set perimetrale e collegarla a un’altra direttiva Blanket o anche a singoli wire, bus o harness: il risultato sarà l’aggiunta di tutte le net aggiuntive associate alla stessa direttiva Parameter Set alla stessa PCB Net Class generata.

Un Blanket, in combinazione con una direttiva Parameter Set, può essere utilizzato anche per applicare classi di componenti e parametri ai componenti che si trovano completamente all’interno dell’area definita dal Blanket. A tale scopo, utilizza le opzioni Component Class e Parameter dal menu a discesa del pulsante Add nelle proprietà della direttiva Parameter Set collegata al Blanket. Le informazioni sulla classe di componenti e sul parametro verranno trasferite al documento PCB del progetto durante il processo ECO durante l’aggiornamento del PCB.

Direttive indirette (basate su parametri)

Le direttive Parameter Set sono necessarie quando si vogliono indirizzare oggetti di progetto nello schema che non possono contenere parametri, ma per quegli oggetti che possono contenerli, le direttive di progetto possono essere applicate indirettamente aggiungendole (e definendole) come parametri all'oggetto schematico pertinente. In sostanza, sono parameter-based directives.

Esempi di utilizzo delle direttive basate su parametri includono la limitazione dell'altezza di un particolare componente o l'aggiunta di una regola di clearance che si applica a tutti gli oggetti del progetto. Il parametro richiesto che definisce il vincolo viene aggiunto all'oggetto come regola.

Quando vengono sincronizzate con il PCB, le direttive basate su parametri che sono state aggiunte agli oggetti nello schema diventeranno regole di progettazione PCB. L'ambito della corrispondente regola di progettazione PCB sarà determinato dalla natura dell'oggetto a cui il parametro è stato assegnato inizialmente. La tabella seguente riassume le opzioni supportate per l'ambito delle regole PCB da parametro schematico.

Aggiungere un parametro (come regola) a un... Da... Per un ambito della regola PCB di...
Pin la scheda Parameters del modo Pin del pannello Properties. Pad
Port la scheda Parameters del modo Port del pannello Properties. Net
Componente l'area Parameters del modo Components del pannello Properties. Componente
Sheet Symbol la scheda Parameters del modo Sheet Symbol del pannello Properties, quando è selezionato Local nell'area Source. Classe di componenti
Device Sheet Symbol la scheda Parameters del modo Sheet Symbol del pannello Properties, quando è selezionato Device nell'area Source. Classe di componenti
Managed Sheet Symbol l'area Parameters del modo Sheet Symbol del pannello Properties, quando è selezionato Managed nell'area Source. Classe di componenti
Foglio la scheda Parameters del modo Document Options del pannello Properties. Tutti gli oggetti

In ogni caso, il metodo per aggiungere un parametro basato su regola è lo stesso. Dalla relativa scheda o finestra di dialogo, procedere come segue:

  1. Aggiungere un parametro come regola.
  2. Selezionare il tipo di regola da utilizzare.
  3. Configurarne i vincoli per il tipo di regola scelto.
Quando si aggiungono parametri di regole di progettazione agli oggetti in uno schema, a ciascun parametro di regola viene assegnato un ID univoco. Gli stessi ID vengono assegnati alle corrispondenti regole di progettazione create nel PCB. Grazie a questo ID univoco, i vincoli di una regola possono essere modificati sia lato schema sia lato PCB, e le modifiche possono essere trasferite durante la sincronizzazione.

Specifica delle classi di componenti

In modo simile, le classi di componenti possono essere definite nello schema aggiungendo un parametro ClassName ai componenti interessati e impostandone il valore sul nome della classe desiderata. Quando il progetto viene trasferito al PCB, verranno create le classi di componenti definite.

Per garantire che le classi di componenti definite nello Schematic vengano propagate al PCB, è necessario impostare le seguenti opzioni nella finestra di dialogo Project Options:

  • Abilitare l'opzione Generate Component Classes che si trova nell'area User-Defined Classes della scheda Class Generation della finestra di dialogo.
  • Nella scheda Comparator della finestra di dialogo, impostare l'opzione Differences Associated with Components » Extra Component Classes Mode su Find Differences.

L'opzione della scheda Class Generation sopra elencata è mostrata nell'immagine seguente. Passare il mouse sopra l'immagine per visualizzare l'impostazione dell'opzione della scheda Comparator .

Per propagare le classi di componenti al PCB, abilitare l'opzione Generate Component Classes nella scheda Class Generation. Passare il mouse sopra l'immagine per mostrare la scheda Comparator dove sarà necessario impostare l'opzione Extra Component Classes Mode su Find Differences.
Per propagare le classi di componenti al PCB, abilitare l'opzione Generate Component Classes nella scheda Class Generation. Passare il mouse sopra l'immagine per mostrare la scheda Comparator dove sarà necessario impostare l'opzione Extra Component Classes Mode su Find Differences.

Una volta definite, le classi possono essere bloccate nell'area Properties del pannello Properties delle proprietà del rispettivo componente.

Nell'editor PCB, un componente può appartenere a più classi di componenti. Per definirlo nello schema, separare ciascun nome di classe componente PCB con una virgola nel valore del parametro del componente schematico (show image).

Controllo della stampa delle direttive

Per impostazione predefinita, tutte le direttive di progetto sono incluse nella stampa dei fogli schematici. Questo comportamento può tuttavia essere modificato:

Controllare la stampa delle direttive secondo necessità. Per le direttive No ERC, è possibile scegliere di stampare determinati stili di simbolo, escludendone altri.
Controllare la stampa delle direttive secondo necessità. Per le direttive No ERC, è possibile scegliere di stampare determinati stili di simbolo, escludendone altri.

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