ファイルベースのコンポーネントライブラリ

コンポーネントとその接続によって、独自の電子製品が形作られます。コンポーネントは、その製品を構成する基本要素です。では、コンポーネントとは具体的に何で、どこに保存されるのでしょうか。

現実の世界では、コンポーネントは実体のある物なので、比較的簡単に識別できます。しかし、設計という仮想の世界では、さまざまな設計領域で使用できるように、コンポーネントを複数のモデルに抽象化する必要があります。設計入力から実装までのプロセスにおいて、コンポーネントは、回路図上ではシンボル、PCB上ではフットプリント、シミュレーションではSPICEモデル、信号品質の解析ではシグナルインテグリティ記述、コンポーネントやPCBの3D表示では3次元モデルとして表現されます。つまり、1つのコンポーネントに対して、設計領域ごとに異なる表現が用意されます。

各設計領域には、専用のモデルが必要です。回路図入力では、このモデルをシンボルと呼びます。設計環境は、設計が回路図から始まるという考え方に基づいて構築されているため、回路図シンボルを使用して各種モデルを関連付けます。

さらにパラメーターによって、定格電力、公差、購入情報、データシートへの参照など、実際の物理コンポーネントを特定するために必要な詳細情報を追加します。

シンボルモデルは他のモデルとリンクし、各領域でそのコンポーネントを完全に記述します。3Dモデルは、実際にはフットプリント内に配置されます。

モデルとモデルライブラリ

各種モデルとコンポーネントは、モデルファイルまたはライブラリに保存する必要があります。SPICEのように標準化されたファイル形式を使用するものもあれば、回路図シンボルやコンポーネントの保存に使用する回路図ライブラリファイルのように、独自の形式を使用するものもあります。

SPICEなど、一部の種類のモデルは1ファイルにつき1モデルが保存され、これらをモデルファイルと呼びます。一方、PCBフットプリントなどは、1つまたは複数のフットプリントを格納できるファイルに保存されます。これらをモデルライブラリと呼びます。

モデルとライブラリの種類の概要

電子機器開発プロセスで行われる幅広い設計作業をサポートするには、多数のモデルの種類とライブラリ形式が必要です。

以下に、各モデルとライブラリの種類の概要を示します。

コンポーネント

コンポーネントは、2ピンの抵抗のような単純なものから、数百ものピンを備えた大型コネクタまで多岐にわたります。回路図シート上でコンポーネントを柔軟に配置・整理できるように、このソフトウェアには表示に関する便利な機能が多数用意されています。 

シンボルとコンポーネントの違い

他の領域のモデルをリンクし、パラメーターを追加すると、シンボルはコンポーネントになります。回路図上ではシンボルとして見えるため、多くの設計者は引き続きシンボルと呼びますが、そのシンボルには、コンポーネントとして定義するための他の領域のモデルやパラメーターの詳細情報が関連付けられています。このドキュメントでは、回路図ライブラリエディターに配置するグラフィカルオブジェクトとピンを指す際に、symbolという用語を使用します。それ以外の場合はすべて、componentと呼びます。

シンボルは回路図ライブラリエディターで作成します。モデルへのリンクとパラメーターを追加すると、コンポーネントになります。コンポーネントの詳細情報は回路図ライブラリエディターで追加できます。また、DbLinkまたはDbLib形式のライブラリを使用する場合は、回路図への配置時にデータベースから詳細情報を取得してシンボルに追加できます（詳細は後述）。あるいは、シンボルを回路図シートに配置した後で詳細情報を追加することもできます。

シンボル

シンボルは回路図ライブラリエディターで作成します。グラフィックオブジェクトを配置して必要な形状を作り、 その後ピンを追加します。コンポーネントに電気的な意味を持たせるのがピンです。ソフトウェアはピンを電気的な接続点として認識し、 PCBフットプリントのパッドにマッピングします。

 
シンボルには、小さく単純なものから、 複数のパートに分けて作成されるピン数の多いコンポーネントまであります。

ファイルベースのライブラリ

Altium Designerは、以下に示すさまざまな種類のファイルベースのライブラリをサポートしています。

回路図およびPCBのモデルとモデルライブラリ

Main pages: 回路図ライブラリ、PCBライブラリ

電子設計自動化の初期には、 回路図入力とPCBレイアウトという2つの設計領域がありました。回路図入力の出力は印刷された回路図シート一式で、 PCBレイアウトの出力はPCBの製造および実装用ファイルでした。

これを実現するため、設計者は回路図シンボルを作成し、回路図シートに配置できる状態で保存しておく必要がありました。コンポーネントの値、電圧、電力、フットプリントなどの詳細情報は、シンボルライブラリから回路図シートにシンボルを配置した後で追加することが一般的でした。

フットプリントの編集機能では、フォトツールに必要な形状を含むレイヤー群として設計を実現することに重点が置かれていました。このように出力を重視する考え方によって、対応する形状だけでなく、デジグネーターやその他のシルクスクリーン文字列に使用するフォントまで決まっていました。

これらの単純なシンボルとフットプリントは、作成後にライブラリに保存され、当初はどちらにもファイル拡張子*.Libが使用されていました。Windowsでファイル拡張子の3文字制限が緩和されると、回路図シンボルには*.SchLib、 フットプリントには*.PcbLibが使用されるようになりました。 

回路図ライブラリとPCBライブラリは、モデルを格納するためのコンテナーです。 

統合ライブラリ

Main page: 統合ライブラリ

時代とともに、コンポーネントの作成プロセスを製品の設計プロセスから分離したいという要望が高まってきました。設計チームは、シンボルを回路図シートに配置した後でコンポーネントの詳細情報を追加するのではなく、ライブラリ内でコンポーネントを完全に定義したいと考えるようになりました。回路シミュレーションなどの他の設計領域も発展し、それらの領域で使用するモデルにも対応する必要が生じました。また、すぐに使用できるコンポーネントを作成するには、シンボルとモデルのマッピングを検証し、それらのコンポーネントをすぐに使用できる単一のライブラリファイルとして提供できる必要があります。

こうした要件を満たすために、統合ライブラリ（*.IntLib）が開発されました。統合ライブラリは、あらゆる種類のモデルを1つのファイルに格納します。統合ライブラリのソースはライブラリパッケージ（*.LibPkg）です。これは、ソースとなるシンボル、フットプリント、シミュレーションモデルをまとめた設計プロジェクトです。ライブラリパッケージプロジェクトをコンパイルすると、シンボルとモデルのマッピングが検証され、 統合ライブラリが作成されます。IntLibを使用すると、ライブラリからすぐに使用可能なコンポーネントを配置できるようになるため、 コンポーネントの作成と製品設計を分離したい中規模から大規模の組織に適したソリューションとなります。

用語集