Creazione e configurazione del documento PCB

Ora sei pronto per creare un PCB.

Aggiunta di un documento PCB al progetto

Prima di trasferire il progetto dall'editor degli schemi all'editor PCB, devi creare un PCB vuoto, quindi assegnargli un nome e salvarlo come parte del progetto.

1. Fai clic con il pulsante destro del mouse sulla voce del progetto nel pannello Projects, quindi seleziona il comando Add New to Project » PCB dal menu contestuale. Si aprirà un nuovo documento PCB e la relativa voce apparirà collegata al progetto nel pannello Projects, sotto la voce Source Documents.

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2. Fai clic con il pulsante destro del mouse sulla voce del documento PCB nel pannello Projects e seleziona il comando Save As. Si aprirà la finestra di dialogo Save As, pronta per salvare il documento nella stessa posizione del file di progetto. Digita il nome Multivibrator nel campo File name e fai clic sul pulsante Save.

3. L'aggiunta del PCB ha modificato il progetto, quindi salvalo localmente facendo clic con il pulsante destro del mouse sulla voce del progetto nel pannello Projects e selezionando Save.

Prima di trasferire il progetto dall'editor degli schemi, modificheremo anche alcuni attributi del nuovo PCB.

Impostazione dell'origine e delle unità di misura

Main page: Utilizzo del sistema di aggancio del cursore

L'editor PCB dispone di due origini: l'origine assoluta, che si trova nell'angolo inferiore sinistro dell'area di progettazione, e l'origine relativa, definibile dall'utente, che viene utilizzata per determinare la posizione corrente nell'area di progettazione. Le coordinate degli oggetti in un documento PCB sono definite rispetto all'origine relativa. Anche le coordinate visualizzate nella barra di stato sono relative a questa origine. Un approccio comune consiste nell'impostare l'origine relativa nell'angolo inferiore sinistro del contorno della scheda.

1. Ingrandisci l'angolo inferiore sinistro del contorno attuale della scheda per vedere chiaramente sia la griglia grossolana sia quella fine, come mostrato nelle immagini seguenti.

2. Per impostare l'origine relativa, seleziona il comando Edit » Origin » Set dai menu principali, quindi posiziona il cursore sull'angolo inferiore sinistro del contorno della scheda e fai clic.

   

3. Seleziona il comando View » Toggle Units dai menu principali per cambiare le unità di misura del documento PCB da mil a millimetri.

   Osserva le coordinate e la griglia nella barra di stato per verificare rapidamente le unità di misura attualmente in uso.

   

Modifica del contorno della scheda

Main pages: Definizione del contorno della scheda

Il contorno predefinito della scheda misura 6 x 4 pollici. Per questo tutorial, modificherai le dimensioni della scheda portandole a 30 x 30 mm.

1. Seleziona una griglia di aggancio adatta. Durante il processo di progettazione è piuttosto comune cambiare griglia: ad esempio, potresti usare una griglia grossolana durante il posizionamento dei componenti e una più fine per lo sbroglio. Seleziona il comando View » Grids » Set Global Snap Grid dai menu principali e inserisci 5 nel campo della finestra di dialogo Snap Grid che si apre, quindi fai clic su OK per chiuderla.

   

2. Riduci lo zoom per visualizzare l'intera scheda, compresi i bordi.

3. La modifica del contorno della scheda si esegue nella modalità di pianificazione della scheda. Seleziona il comando View » Board Planning Mode dai menu principali per passare a questa modalità (scorciatoia: 1). La visualizzazione cambierà e l'area della scheda verrà mostrata in verde.

   

4. Nella modalità di pianificazione della scheda, l'editor PCB offre diversi comandi per modificare il contorno della scheda. Per un semplice quadrato o rettangolo, è più efficiente modificare il contorno esistente. La griglia grossolana visibile è di 25 mm (5 volte la griglia di aggancio) e quella fine è di 5 mm; puoi usarle come riferimento.

   1. Seleziona Design » Edit Board Shape dai menu principali.

   2. Compariranno delle maniglie di modifica in ogni angolo e al centro di ciascun bordo, come mostrato nel video seguente.

      Tieni presente che facendo clic in un punto diverso da una maniglia di modifica o da un bordo del contorno uscirai dalla modalità di modifica del contorno della scheda.

   3. Puoi trascinare il bordo superiore verso il basso e quello destro verso sinistra per ottenere le dimensioni corrette. Per spostare il bordo superiore verso il basso, posiziona il cursore sul bordo (ma non su una maniglia). Quando il cursore assume la forma di una freccia a due punte, tieni premuto il pulsante del mouse e trascina il bordo nella nuova posizione, in modo che la coordinata Y del cursore nella barra di stato sia 30mm, come mostrato nel video seguente.

   4. Ripeti la procedura per spostare il bordo destro verso l'interno, posizionandolo quando la coordinata X del cursore nella barra di stato è 30mm.

   5. Fai clic in un punto qualsiasi dell'area di progettazione per uscire dalla modalità di modifica del contorno della scheda.

5. Seleziona il comando View » 2D Layout Mode dai menu principali per tornare alla modalità di layout 2D (scorciatoia: 2).

6. Ora che il contorno è stato definito, puoi impostare la griglia (View » Grids » Set Global Snap Grid) su un valore adatto al posizionamento dei componenti, ad esempio 1 mm.

7. Salva il documento PCB localmente facendo clic con il pulsante destro del mouse sulla relativa voce nel pannello Projects e selezionando Save dal menu contestuale.

Le dimensioni della scheda sono state definite e le unità di misura, l'origine e la griglia sono state impostate.

Configurazione dei valori predefiniti degli oggetti PCB

Quando posizioni un oggetto nell'area di progettazione dell'editor PCB, Altium Designer ne definisce la forma e le proprietà in base a:

• An applicable design rule – se esiste una regola applicabile all'oggetto, le proprietà dell'oggetto vengono definite in base a tale regola. Ad esempio, durante un cambio di layer durante lo sbroglio interattivo, viene aggiunto automaticamente un via le cui dimensioni e il cui diametro del foro vengono ricavati dalla regola di progettazione Routing Via Style applicabile.

• Default settings – se non esiste una regola di progettazione pertinente o se questa non è applicabile, le proprietà dell'oggetto vengono definite in base alle impostazioni predefinite configurate nella pagina PCB Editor – Defaults della finestra di dialogo Preferences. Ad esempio, se esegui il comando Place » Via, Altium Designer non sa se quel via farà parte di una net, quindi proporrà un via con le dimensioni definite nelle impostazioni predefinite.

In questo tutorial configurerai le proprietà predefinite dei designatori e dei commenti dei componenti. Queste proprietà verranno applicate alle relative stringhe di testo quando i componenti verranno posizionati sul PCB.

1. Fare clic sul pulsante  nella parte superiore dell'area di progettazione per aprire la finestra di dialogo Preferences, quindi espandere la categoria PCB Editor nell'albero a sinistra e selezionare la voce Defaults in questa categoria per aprire la pagina PCB Editor – Defaults.

   

2. Selezionare Designator in Primitive List per visualizzare le proprietà predefinite di questo oggetto. Verificare che le opzioni siano impostate come segue:

   • L'opzione Autoposition è impostata su Left-Above. Questa è la posizione predefinita in cui viene mantenuta la stringa quando il componente viene ruotato. La stringa può essere riposizionata in modo interattivo in qualsiasi momento durante il processo di progettazione.

   • Il valore Text Height è impostato su 1.5mm.

   • L'opzione Font Type è impostata su TrueType e Font è impostato su Arial.

   

3. Selezionare Comment in Primitive List e verificare che il commento sia nascosto (il pulsante a destra del campo Value è visualizzato come ). Questa è un'impostazione predefinita comune. Se necessario, le stringhe di commento dei componenti possono essere visualizzate selettivamente durante il processo di progettazione.

   

4. Fare clic su OK per salvare le modifiche e chiudere la finestra di dialogo Preferences.

Trasferimento del progetto dall'acquisizione dello schema al layout del PCB

Main page: Mantenere sincronizzati gli schemi e il PCB

Il progetto viene trasferito direttamente tra l'editor schematico e l'editor PCB; non viene creato alcun file netlist intermedio. Per farlo, selezionare il comando Design » Update PCB Document <PCBDocumentName> dai menu principali dell'editor schematico. Quando si esegue questo comando, viene creata una serie di ordini di modifica tecnica (ECO), che:

• Elencano tutti i componenti utilizzati nel progetto e il footprint richiesto per ciascuno. Quando vengono eseguiti gli ECO, Altium Designer tenta di individuare ogni footprint e di posizionarlo nell'area di progettazione del PCB.

• Viene creato un elenco di tutte le net (pin dei componenti collegati). Quando vengono eseguiti gli ECO, Altium Designer aggiunge ogni net al PCB, quindi tenta di aggiungere i pin appartenenti a ciascuna net. Se non è possibile aggiungere un pin, si verifica un errore. Questo accade più spesso quando il footprint non viene trovato o quando le piazzole del footprint non corrispondono ai pin del simbolo.

• Vengono quindi trasferiti ulteriori dati di progetto, come le classi di net e di componenti.

In altre parole, viene creato un ECO per ogni modifica da apportare al PCB affinché corrisponda allo schema.

1. Fare clic sulla scheda del documento schematico nella parte superiore dell'area di progettazione per renderlo il documento attivo.

2. Selezionare il comando Design » Update PCB Document Multivibrator.PcbDoc dai menu principali per aprire la finestra di dialogo Engineering Change Order.

   

3. Fare clic sul pulsante  in basso a sinistra nella finestra di dialogo. Se tutte le modifiche vengono convalidate, nella colonna Status – Check della finestra di dialogo verrà visualizzato un segno di spunta verde accanto a ciascuna modifica.

   

   Se le modifiche non vengono convalidate, chiudere la finestra di dialogo, controllare il pannello Messages e risolvere gli eventuali errori.

4. Se tutte le modifiche vengono convalidate, fare clic sul pulsante  per inviarle all'editor PCB. Man mano che ogni modifica viene eseguita, nella colonna Status – Done della finestra di dialogo verrà visualizzato un segno di spunta.

   

5. Una volta completate tutte le modifiche, il PCB si aprirà dietro la finestra di dialogo Engineering Change Order. A questo punto è possibile chiudere la finestra di dialogo.

6. I componenti sono posizionati all'esterno della scheda e pronti per il posizionamento. Si noti inoltre che le piazzole dei componenti appartenenti alla stessa net sono collegate tra loro tramite linee di connessione. 

   

Prima di iniziare il processo di posizionamento dei componenti, occorre completare alcuni passaggi, come la configurazione della griglia di posizionamento e dei layer.

Configurazione della visualizzazione dei layer

Main page: La vista del PCB

La scheda è visualizzata dall'alto, ossia guardando verso di essa lungo l'asse Z. L'editor PCB è un ambiente di progettazione a layer; gli oggetti posizionati sui layer di segnale diventano elementi in rame quando la scheda viene fabbricata, le stringhe posizionate sui layer di overlay vengono serigrafate sulla superficie della scheda e le note inserite sui layer meccanici diventano istruzioni nel disegno di assemblaggio che viene stampato.

La scheda viene progettata osservando dall'alto questa pila di layer, posizionando i componenti sui lati superiore e inferiore della scheda (Top Layer / Bottom Layer) e gli altri oggetti di progetto sui layer di rame, overlay, maschera e meccanici man mano che il progetto prende forma. Gli attributi di visualizzazione dei layer e gli altri layer vengono configurati nel pannello View Configuration.

1. Aprire il pannello View Configuration. Per farlo, fare clic sul pulsante  in basso a destra nell'area di progettazione e selezionare View Configuration dal menu.

2. Nella sezione Layers della scheda Layers and Colors del pannello, verificare che i layer di segnale Top Layer e Bottom Layer siano visibili (il controllo di visibilità a sinistra delle voci dei layer è visualizzato come ).

   

3. Per ridurre l'ingombro visivo durante il posizionamento e lo sbroglio, disabilitare la visualizzazione di Component Layer Pairs (ad eccezione dei layer Overlay), Mechanical Layers e dei layer Drill Guide e Drill Drawing.

   

4. Nella sezione Additional Options della scheda View Options del pannello, verificare che le opzioni Pad Nets e Pad Numbers siano abilitate.

   

Configurazione dello stack dei layer della scheda

Main page: Definizione dello stack dei layer

I layer fisici di un PCB (layer di segnale, piani e layer dielettrici) e altri aspetti relativi alla struttura fisica del PCB, come i tipi di via e i profili di impedenza, vengono configurati nel Layer Stack Manager.

Il PCB di questo tutorial è un progetto semplice che può essere sbrogliato come scheda a doppia faccia con via passanti.

1. Aprire il Layer Stack Manager. Per farlo, selezionare il comando Design » Layer Stack Manager dai menu principali dell'editor PCB. Per una nuova scheda, lo stack predefinito comprende un nucleo dielettrico, due layer di rame e i layer superiore e inferiore della maschera di saldatura e di overlay (serigrafia).

   

2. Per semplificare la gestione dei layer, assicurati che l'opzione Stack Symmetry sia abilitata nell'area Board del pannello Properties (se il pannello non è visibile, fai clic sul pulsante  in basso a destra nell'area di progettazione e seleziona Properties dal menu). Con questa opzione abilitata, i layer vengono aggiunti in coppie corrispondenti, disposte simmetricamente rispetto al layer dielettrico centrale.

   

3. Per utilizzare un materiale per un layer specifico (o per una coppia di layer, se la simmetria è abilitata), fai clic sul pulsante  nella cella Material del layer desiderato per aprire la finestra di dialogo Select Material.

   

   Seleziona i materiali dei layer come segue:

   • Layer della maschera di saldatura (Top Solder e Bottom Solder) – SM-001

   • Layer di segnale (Top Layer e Bottom Layer) – CF-004

   • Layer dielettrico (Dielectric 1) – Core-043

   

4. Fai clic sulla scheda Via Types nella parte inferiore del gestore dello stack dei layer e verifica che sia definito un tipo Thru 1:2.

   

5. Salva le modifiche apportate nel gestore dello stack dei layer selezionando il comando File » Save to PCB dai menu principali.

6. Chiudi il gestore dello stack dei layer facendo clic con il pulsante destro del mouse sulla relativa scheda nella parte superiore dell'area di progettazione e selezionando il comando Close Multivibrator.PcbDoc [Stackup] dal menu contestuale.

Configurazione della griglia di aggancio

Main page: Lavorare con griglie e guide

Il passaggio successivo consiste nel selezionare una griglia adatta al posizionamento dei componenti. Tutti gli oggetti vengono posizionati nell'area di progettazione del PCB sulla griglia di aggancio corrente.

1. Se il pannello Properties non è già visibile, visualizzalo facendo clic sul pulsante  in basso a destra nell'area di progettazione e selezionando Properties dal menu che si apre. Il pannello mostra le proprietà dell'oggetto selezionato oppure, se non è selezionato alcun oggetto, le proprietà del documento PCB.

2. Nell'area Grid Manager della scheda General del pannello, seleziona la voce Global Board Snap Grid e fai clic sul pulsante . Si aprirà la finestra di dialogo Cartesian Grid Editor.

   

3. Nella finestra di dialogo Cartesian Grid Editor:

   1. Assicurati che il campo Step X abbia il valore 1mm. Poiché i campi X e Y sono collegati, non è necessario definire il valore Step Y.

   2. Fai clic sul campione di colore della griglia Fine e seleziona un colore più chiaro nella finestra di dialogo Choose Color che si apre (ad esempio, seleziona il colore nella riga 34 della scheda Basic – ).

   3. Per la griglia Coarse, seleziona Lines dal menu a discesa e fai clic sul controllo Darker per impostarne automaticamente il colore su una tonalità più scura rispetto al colore corrente della griglia fine. In questo modo sarà più facile distinguere la griglia fine da quella grossolana.

   4. Assicurati che Multiplier sia impostato su 5x Grid Step. In questo modo la griglia sarà visibile a livelli di zoom inferiori.

   

4. Fai clic su OK per chiudere la finestra di dialogo. La visualizzazione della griglia verrà aggiornata nell'area di progettazione. 

   

5. Salva il documento PCB in locale facendo clic con il pulsante destro del mouse sulla relativa voce nel pannello Projects e selezionando Save dal menu contestuale.