チュートリアルの手順

このページには、From Idea to Manufacture - Driving a PCB Design through CircuitStudio チュートリアルの折りたたみセクションの内容が含まれています。

回路図の追加

  1. リボンで Home | Project | Project » Add New Schematic のメニュー項目をクリックします。設計ウィンドウに Sheet1.SchDoc という名前の空の回路図シートが開き、この回路図のアイコンが Projects パネルの Source Documents フォルダーアイコン配下でプロジェクトにリンクされて表示されます。
  2. 新しい回路図シートを保存するには、File » Save As を選択します。Save As ダイアログが開き、プロジェクトファイルと同じ場所に回路図を保存できる状態になります。File Name フィールドに Multivibrator と入力し、Save をクリックします。プロジェクトファイルと同じフォルダー(またはその子/孫フォルダー)に保存されたファイルは相対参照でプロジェクトにリンクされ、別の場所に保存されたファイルは絶対参照でリンクされる点に注意してください。
  3. 回路図をプロジェクトに追加したため、プロジェクトファイルも変更されています。Projects パネルでプロジェクトのファイル名を Right-click し、Save Project を選択してプロジェクトを保存します。

ドキュメントオプションの設定

  1. リボンで Project | Content | Document Options をクリックして Document Options ダイアログを開きます。
  2. このチュートリアルで必要な変更は、ダイアログの Sheet Options タブの Standard Styles フィールドでシートサイズを A4 に設定することだけです。
  3. SnapVisible Grids の両方が 10 に設定されていることを確認します。
  4. OK をクリックしてダイアログを閉じ、シートサイズを更新します。
  5. ドキュメントを表示領域いっぱいにするには、View | Zoom Document をクリックします。
  6. File » Save を選択して回路図を保存します(ショートカット: Ctrl+S)。

ライブラリの検索

  1. 表示されていない場合は、Libraries パネル(View | System | Libraries)を表示します。
  2. Libraries パネルの Search ボタンを押して、上図のように Libraries Search ダイアログを開きます。
  3. ダイアログのオプションが次のように設定されていることを確認します:
    • 最初の Filter 行で、FieldName に設定され、Operatorcontains に設定され、Value3904 になっていること。
    • Scope が Search in ComponentsLibraries on path に設定されていること。
    • Path が、インストール済みの Altium ライブラリを指すように設定されていること(C:\Users\Public\Documents\Altium\CS\Library のようなパスになります)。
  4. Search ボタンをクリックして検索を開始します。Query ResultsLibraries パネルに表示されます。下の画像のように、見つかるコンポーネントは 1 つのはずです。リンクされているモデル数によっては、複数回表示される場合があります。
  5. コンポーネントを配置できるのは、ソフトウェアにインストールされているライブラリからのみです。現在インストールされていないライブラリから配置しようとすると、コンポーネント配置時にそのライブラリの Confirm the installation を求められます。

ライブラリ検索は実際にはクエリを使って実行されます。Libraries Search ダイアログで Advanced モードに切り替えてクエリを確認します。検索設定によって生成されるクエリは (Name LIKE '*3904*')のはずです。そうでない場合はこの文字列を入力し、Search をもう一度クリックします。

トランジスタの検索と配置

  1. View | Zoom | Zoom Document(ショートカット: V, A)を選択し、回路図シートがウィンドウ全体に表示されるようにします。
  2. 先ほど説明した検索手法を使って、Vaults パネルでトランジスタ BC547 を見つけます。
  3. Vault を検索すると、まず結果がクラスタリングされ、該当しそうなコンポーネントを含むフォルダーが表示されます。トランジスタ検索では、結果はすべて General Purpose Transistors という同じフォルダーにあります。ハイパーリンクをクリックしてそのフォルダーの検索結果を開き、CMP-1048-01437-1 Item をクリックします。
  4. そのコンポーネントは Vaults パネルに表示され、下部の Preview を表示して、シンボル、フットプリント、コンポーネントパラメータを確認できます(すべての Preview content を表示するには下側の領域サイズを変更する必要があるかもしれません)。

  1. Right-clickトランジスタの Item-Revision 番号を Right-click してコンテキストメニュー(上図)を表示し、メニューから Place CMP-1048-01437-1 を選択します。カーソルが十字に変わり、トランジスタの floating がカーソルに追従して表示されます。これで部品配置モードになります。カーソルを動かすと、トランジスタも一緒に動きます。

Do not place the transistor yet!

  1. 部品を回路図に配置する前に、プロパティを編集できます。これはカーソル上に浮いている任意のオブジェクトに対して行えます。トランジスタがカーソルに追従している状態のまま、Tab キーを押して Component Properties ダイアログを開きます。ダイアログを以下のように設定します。

  1. ダイアログの Properties セクションで、Designator Q1 を入力します。
  2. Comment フィールドの Visible チェックボックスを有効にします。
  3. 他のフィールドはすべてデフォルトのままにして、OK をクリックしてダイアログを閉じます。
  4. トランジスタシンボルが付いたカーソルを動かし、シート中央より少し左にトランジスタを配置します。アプリケーション下部のステータスバー左側に表示される現在のスナップグリッドに注意してください。デフォルトは 10 です。オブジェクト配置中に G ショートカットを押すと、利用可能なグリッド設定を切り替えられます。回路を整然と保ち、ピンへの配線接続を容易にするため、スナップグリッドは 10 または 5 に保つことを強く推奨します。このようなシンプルな設計では 10 が良い選択です。
  5. トランジスタの位置が決まったら、マウス左クリック、またはキーボードの Enter を押して回路図上に配置します。
  6. カーソルを動かすと、トランジスタのコピーが回路図シートに配置されている一方で、部品外形がカーソルに追従したまま、引き続き部品配置モードになっていることが分かります。この機能により、同じ種類の部品を複数配置できます。次に 2 つ目のトランジスタを配置します。このトランジスタは前のものと同じなので、配置前に属性を編集する必要はありません。同一部品を複数配置すると、ソフトウェアがコンポーネントのデジグネータを自動的にインクリメントします。この場合、次のトランジスタは自動的に Q2 になります。
  7. 先に示したラフな回路図を見ると、Q2 は Q1 のミラーとして描かれていることが分かります。カーソルに追従しているトランジスタの向きを反転するには、キーボードの X キーを押します。これによりコンポーネントが水平方向(X 軸方向)に反転します。
  8. カーソルを動かして、部品を Q1 の右側に配置します。より正確に位置決めするには、PgUp キーを 2 回押して 2 段階ズームインします。これでグリッド線が見えるはずです。
  9. 部品の位置が決まったら、マウス左クリック、または Enter を押して Q2 を配置します。再び、いま「持っている」トランジスタのコピーが回路図に配置され、次のトランジスタが配置待ちとしてカーソルに追従します。
  10. すべてのトランジスタを配置したので、right mouse button をクリックするか Esc キーを押して部品配置モードを終了します。カーソルは通常の矢印に戻ります。

抵抗の検索と配置

  1. 先ほど説明した検索手法を使って、Vaults パネルで適切な 100K 5% 0805 抵抗を検索します。検索結果として Item CMP-1013-00122-1 が返るはずです。
  2. Right-click抵抗の Item 番号を Right-click してコンテキストメニューを表示し、メニューから Place CMP-1013-00122-1 を選択します。
  3. 抵抗がカーソルに追従している状態のまま、Tab キーを押して Component Properties ダイアログを開きます。
  4. ダイアログの Properties セクションで、Designator R1 を入力します。
  5. Comment フィールドの Visible チェックボックスを有効にします。
  6. フットプリント Model が RESC0805(2012)_N に設定されていることを確認します。モデル名の横のドロップダウンを使うと、このコンポーネントに 3 つのフットプリントモデル(IPC Low Density(_M)、IPC Medium Density(_N)、IPC High Density(_L))が紐付いていることが分かります。選択したフットプリントは、設計同期時に PCB に転送されます。
  7. 他のフィールドはすべてデフォルトのままにして、OK をクリックしてダイアログを閉じます。抵抗はカーソルに追従した状態になります。
  8. Spacebar を押して、90°刻みでコンポーネントを回転し、正しい向きにします。
  9. 抵抗を Q1 のベースの左上に配置します(先に示した回路図を参照)。その後、left mouse button をクリックするか Enter を押して部品を配置します。
  10. 次に、もう一方の 100k 抵抗 R2 を Q2 のベースの右上に配置します。2 つ目の抵抗を配置すると、デジグネータは自動的にインクリメントされます。
  11. right mouse button をクリックするか Esc キーを押して部品配置モードを終了します。カーソルは通常の矢印に戻ります。
  12. 残りの 2 つの抵抗 R3 と R4 は値が 1K です。Vaults パネルで適切な 1K 5% 0805 抵抗を検索します。
  13. この検索では、1K1、1K2、1K3 など、値が 1K で始まる抵抗がすべて返ります。Description フィールドを使い、検索結果内をクリックして 1K 5% 0805 抵抗を開き、right-click して Place します。 
  14. ここまでの手順に従って、DesignatorR3 に設定し、Comment の表示を有効にし、フットプリント Model を RESC0805(2012)_N に設定します。
  15. R3 を Q1 のコレクタの真上に配置し、続いて R4 を上図のように Q2 のコレクタの真上に配置します。
  16. Right-clickEsc を押すか、
  17. Right-click して部品配置モードを終了します。

コンデンサの検索と配置

  1. Vaults パネルに戻り、適切な 22nF 16V 0805 コンデンサを検索します。検索すると、候補となるコンデンサが複数返されます。この設計で使用するために、Item CMP-1036-04042-1 をクリックします。
  2. Right-click コンデンサの Item 番号上で Place CMP-1036-04042-1 を選択します。
  3. 抵抗がまだカーソルに追従して浮いている状態で、Tab キーを押して Component Properties ダイアログを開きます。
  4. ダイアログの Properties セクションで、Designator C1 を入力します。
  5. Comment フィールドの Visible チェックボックスを有効にします。
  6. フットプリント Model が CAPC0805(2012)145_N に設定されていることを確認します。
  7. 他のフィールドはすべて既定値のままにして、OK をクリックしてダイアログを閉じます。コンデンサはカーソルに追従して浮いた状態になります。
  8. Spacebar を押して、90°刻みで部品を回転させ、正しい向きになるまで繰り返します。
  9. コンデンサをトランジスタの上、抵抗の下に配置します(前に示した回路図を参照)。その後、left mouse button をクリックするか Enter を押して部品を配置します。
  10. コンデンサ C2 を位置決めして配置します。
  11. Right-click または Esc を押して配置モードを終了します。

コネクタの検索と配置

  1. 最後に配置する部品はコネクタです。これは Miscellaneous Connectors.IntLib にあります。この統合ライブラリは通常すでにインストールされています。インストールされていない場合はインストールしてから、Libraries パネル上部で選択します。
  2. コネクタは2ピンのヘッダです。Libraries パネルのフィルタフィールドに header と入力します。この検索では、文字列 header で始まるコンポーネントのみを探すため、ワイルドカード * は使用しない点に注意してください。検索文字列の先頭にワイルドカードを含めると、名前または説明のどこかに文字列 header を含むすべてのコンポーネントが返されます。
  3. リストから Header 2 を選択し、Place ボタンをクリックします。
  4. カーソルに追従して浮いている間に Tab を押して属性を編集します。Designator Y1 に設定し、PCB フットプリントモデルが HDR1X2 であることを確認します。
  5. コネクタを配置する前に、X を押して水平方向に反転し、正しい向きにします。上の画像のように回路図上をクリックしてコネクタを配置します。
  6. Right-click または Esc を押して部品配置モードを終了します。
  7. 回路図を保存します(Ctrl+S)。

回路図の配線

  1. 回路図シートを見やすくするため、PgUp キーで拡大、PgDn で縮小します。あるいは、Ctrl キーを押しながらマウスホイールを回して拡大/縮小するか、Ctrl + Right Mouse ボタンを押したままマウスを上下にドラッグして拡大/縮小します。右クリックの View サブメニューには、Fit All ObjectsCtrl+PgDn)など便利な View コマンドも多数あります。
  2. まず、抵抗 R1 の下側ピンをトランジスタ Q1 のベースに、次の手順で配線します。 ボタン(Home | Circuit Elements | Wire)をクリックして配線配置モードに入ります。カーソルが十字に変わります。
  3. カーソルを R1 の下端に合わせます。正しい位置に来ると、カーソル位置に赤い接続マーカー(大きな十字)が表示されます。これは、カーソルが部品上の有効な電気的接続点にあることを示します。
  4. Left Mouse Button をクリックするか Enter を押して、最初の配線ポイントを固定します。カーソルを動かすと、カーソル位置から固定点へ向かってワイヤが伸びるのが見えます。
  5. Q1 のベース上にカーソルを合わせ、赤い接続マーカーに変わるまで移動します。クリックするか Enter を押して、Q1 のベースにワイヤを接続します。カーソルはそのワイヤから解放されます。
  6. カーソルは十字のままで、次のワイヤを配置できる状態であることに注意してください。配置モードを完全に終了して矢印カーソルに戻るには、Right-Click または Esc をもう一度実行しますが、今はまだ行わないでください。
  7. 次に、R3 の下側ピンから Q1 のコレクタへ配線します。カーソルを R3 の下側ピンに合わせ、クリックするか Enter を押して新しいワイヤを開始します。カーソルを垂直方向に移動して Q1 のコレクタ上に合わせたら、クリックするか Enter を押してワイヤセグメントを配置します。ここでもカーソルはそのワイヤから解放され、配線モードのまま次のワイヤを配置できる状態になります。
  8. 上のアニメーションに示すように、回路の残りも配線します。
  9. すべてのワイヤの配置が終わったら、right-click または Esc を押して配置モードを終了します。カーソルは矢印に戻ります。

ネットラベルの追加

  1.   ボタン(Home | Circuit Elements | Net Label)をクリックします。ネットラベルがカーソルに追従して浮いた状態で表示されます。
  2. 配置前にネットラベルを編集するには、Tab キーを押して Net Label ダイアログを開きます。
  3. Net フィールドに 12V と入力し、OK をクリックしてダイアログを閉じます。
  4. 下の画像のように、ネットラベルの左下角が回路図上の最上段のワイヤに触れるように配置します。ネットラベルがワイヤに接続できる正しい位置にあると、カーソルは赤い十字に変わります。十字が薄いグレーの場合、有効な接続は作成されません。

空間上にあるネットラベル(左画像)とワイヤ上に配置されたネットラベル(右画像)。赤い十字に注意してください。空間上にあるネットラベル(左画像)とワイヤ上に配置されたネットラベル(右画像)。赤い十字に注意してください。

 

  1. 最初のネットラベルを配置した後も、ネットラベル配置モードのままです。2つ目のネットラベルを配置する前に、Tab キーをもう一度押して編集します。
  2. Net フィールドに GND と入力し、OK をクリックしてダイアログを閉じます。
  3. 下の画像のように、ネットラベルの左下が回路図上の最下段のワイヤに触れるように配置します。Right-click または Esc を押してネットラベル配置モードを終了します。
  4. 回路図とプロジェクトも保存します。

接続マトリクスの変更

  1. 設定のいずれかを変更するには、色付きのボックスをクリックします。4つの設定を順に切り替えられます。なお、マトリクス領域で right-click してメニューを表示すると、すべての設定を一括で切り替えることができます。これには、すべてを Default 状態に戻すオプションも含まれます(設定を切り替えすぎて既定状態が分からなくなった場合に便利です)。
  2. この回路には、Passive Pins(抵抗、コンデンサ、コネクタ)と Input Pins(トランジスタ)しか含まれていません。接続マトリクスが未接続のパッシブピンを検出するように変更しましょう。右側の Passive Pin 行を見つけます。列ラベルを見て Unconnected を探します。これらが交差するマスは、回路図内で passive pinunconnected と判定されたときのエラー条件を示します。既定設定は緑で、レポートは生成されないことを意味します。
  3. この交差ボックスをクリックして Orange(上の画像のとおり)になるまで切り替え、プロジェクトのコンパイル時に未接続のパッシブピンに対してエラーが生成されるようにします。チュートリアルの後半で確認するため、意図的にこのエラーを発生させます。

コンパイルとエラーチェック

  1. Multivibrator プロジェクトをコンパイルするには、 Home | Project | Project » Compile を選択します。
  2. プロジェクトがコンパイルされると、すべての警告とエラーが Messages パネルに表示されます。このパネルは、エラーが検出された場合にのみ自動的に表示されます(警告のみの場合は自動表示されません)。手動で開くには、View | System | Messages をクリックします。
  3. 回路が正しく描けていれば、Messages パネルにはエラーは含まれず、メッセージ Compile successful, no errors found のみが表示されるはずです。エラーがある場合は、各項目を順に確認し、配線と接続がすべて正しいことを確認してください。

ここで意図的に回路へエラーを導入し、プロジェクトを再コンパイルします:

  1. 設計ウィンドウ上部の Multivibrator.SchDoc タブをクリックして、回路図シートをアクティブドキュメントにします。
  2. R1 と Q1 のベースへつながるワイヤを接続している配線の中央をクリックします。ワイヤの両端に小さな四角い編集ハンドルが表示され、選択色がワイヤに沿った点線として表示され、選択されていることが示されます。キーボードの Delete キーを押してワイヤを削除します。
  3. エラーを確認するため、プロジェクトを再コンパイルします(Home | Project | Project » Compile)。Messages パネルに、回路内に未接続ピンがあることを示す警告メッセージが表示されます。
  4. Messages パネルは、上の画像のように水平方向に2つの領域に分かれています。上側領域にはすべてのメッセージが一覧表示され、right-click メニューから保存、コピー、クロスプローブ、クリアができます。下側領域には、パネル上側領域で現在選択されている警告/エラーの詳細が表示されます。
  5. Messages パネルのいずれかの領域でエラーまたは警告をダブルクリックすると、回路図表示がパンおよびズームして、エラーのあるオブジェクトへ移動します。

このチュートリアルのこのセクションを終える前に、回路図のエラーを修正しましょう。

  1. 回路図シートをアクティブドキュメントにします。
  2. 削除操作を取り消し(Ctrl+Z)、削除したワイヤを復元します。
  3. エラーがなくなったことを確認するため、プロジェクトを再コンパイルします(Home | Project | Project » Compile)。Messages パネルにはエラーが表示されないはずです。
  4. 回路図とプロジェクトファイルも保存します。

プロジェクトへの新規ボードの追加

  1. 新しい PCB は、Home | Project | Project » Add new PCB コマンドを使用してプロジェクトに追加できます。

  1. PCB は、以下に示すようにプロジェクト内に Source Document として表示されます。Projects パネルで PCB アイコンを Right-click して Save As コマンドを選択し、Multivibrator.CSPcbDoc という名前を付けます。Save As ダイアログではファイル拡張子を入力する必要はありません。拡張子は自動的に付加されます。

  1. PCB を追加したことでプロジェクトが変更されました。プロジェクトを保存します(Projects パネルでプロジェクトのファイル名を right-click し、Save Project を選択)。

Setting the Origin and the Grid

  1. このソフトウェアでは 2 つの原点が使用されます。ワークスペース左下の「Absolute Origin」と、現在のワークスペース位置を決定するためにユーザーが定義できる「Relative Origin」です。原点を設定する前に、現在の基板形状の左下へ向かってズームインを続け、グリッドが見やすい状態にします。これを行うには、基板形状の左下隅にカーソルを置き、PgUp を押して、下の画像のように Coarse グリッドと Fine グリッドの両方が見えるまで拡大します。
  2. Relative Origin を設定するには、Home | Grids and Units | Origin » Set を選択し、基板形状の左下隅にカーソルを合わせて左クリックし、設定します。

コマンドを選択し、基板形状の左下隅(左画像)にカーソルを合わせてクリックし、原点を定義します(右画像)。コマンドを選択し、基板形状の左下隅(左画像)にカーソルを合わせてクリックし、原点を定義します(右画像)。

  1. 次のステップは、上の表にまとめられている適切なスナップグリッドを選択することです。グリッドは、リボンの Home タブにある Grids and Units セクションで設定します。設計の途中でグリッドを変更するのはごく一般的です。たとえば、部品配置では粗いグリッドを使用し、配線ではより細かいグリッドを使用する、といった具合です。グリッドは Snap Grid ドロップダウンリストから新しい値を選択するか、Snap Grid フィールドに必要な値を直接入力してから Enter を押し、値を確定します。
  2. このチュートリアルではメトリックグリッドを使用します。 ボタンをクリックして Metric に切り替えてください。
  3. 最初に使用するグリッドは 5mm です。この値を Snap Grid フィールドに入力します。

Redefining the Board Shape

  1. デフォルトの基板形状は 4x4 inch です。このチュートリアルでは基板サイズは 30mm x 30mm です。
  2. ズームアウトして、現在使用しているワークスペース全体を表示するには、View | Zoom | Zoom AllCtrl+PgDn)をクリックします。デザインは下の左画像のような見た目になるはずです。
  3. 次のステップは、基板形状を 30mm x 30mm に変更することです。ここでは、基板形状を再定義(描き直す)するか、既存の基板形状を編集するかを選べます。単純な正方形や長方形の場合は、既存の基板形状を編集する方が効率的です。これを行うには、Home | Board | Board Shape » Edit Board Shape を選択します。

  1. 基板表示が変わり、形状が緑色で表示されます。下図のように、各コーナーと各辺の中央に編集ハンドルが表示されます。
編集ハンドルまたは形状の辺以外の場所をクリックすると、基板形状編集モードが解除される点に注意してください。

  1. 目的は、形状のサイズを変更して 30mm x 30mm の基板を作成することです。表示されている Coarse グリッドは 25mm(スナップグリッドの 5 倍)で、Fine グリッドは 5mm です。これをガイドとして使用します。上辺と右辺を下方向/内側へスライドして正しいサイズにするか、原点にあるコーナーをそのままにして他の 3 つのコーナーを内側へ移動するか、どちらでも構いません。
  2. 上辺を下へスライドするには、カーソルを辺の上(ハンドルの上ではない)に置きます。カーソルが両矢印に変わったらクリックして押したままにし、ステータスバーの Y カーソル位置が 30mm になる新しい位置までドラッグします。
  3. 同様にして右辺を内側へ移動し、ステータスバーの X カーソル位置が 30mm になる位置に合わせます。
基板形状を変更する際は、ステータスバー左下に表示される現在のグリッド位置情報を目安にしてください。

ステータスバーに表示される現在のグリッド位置が示すとおり、基板形状は 30mm x 30mm にリサイズされました。 ステータスバーに表示される現在のグリッド位置が示すとおり、基板形状は 30mm x 30mm にリサイズされました。

  1. ワークスペース内の任意の場所をクリックして、基板形状編集モードを終了します。
  2. 基板を保存します。

Transferring the design from schematic capture to PCB layout

  1. Multivibrator.SchDoc がアクティブなドキュメントであることを確認します。
  2. リボンから Home | Project | Project » Update PCB Document Multivibrator.CSPcbDoc を選択します。プロジェクトがコンパイルされ、Engineering Change Order ダイアログが開きます。

回路図と一致するように PCB に加える必要がある各変更について、ECO が作成されます。回路図と一致するように PCB に加える必要がある各変更について、ECO が作成されます。

  1. Validate Changes をクリックします。すべての変更が検証されると、Status リスト内の各変更の横に緑のチェックが表示されます。変更が検証されない場合は、ダイアログを閉じて Messages パネルを確認し、エラーを解決してください。
  2. Execute Changes をクリックして、変更を PCB エディタへ送信します。
  3. 完了すると、ターゲット PCB が開き、その上に Engineering Change Order ダイアログが表示された状態になります。また、下の画像のように Done 列のエントリがチェック済みになります。
  4. ダイアログを Close して、転送プロセスを完了します。

  1. コンポーネントは基板外側に配置され、基板上へ配置する準備が整った状態になります。部品配置を開始する前に、配置グリッド、レイヤ、デザインルールの設定など、いくつかの手順があります。
Engineering Change Order ダイアログの Report Changes ボタンをクリックすると、ECO のレポートを作成できます。

Configuring the Layer Visibility

  1. View Configurations ダイアログ(View | View | Switch to 3D » View Configurations » View Configuration)を開きます。
  2. Board Layers And Colors タブで、2 つの信号レイヤが表示状態になっていることを確認します。
  3. このダイアログでは、マスクレイヤ、シルクスクリーンレイヤ、DRC やグリッドなどのシステムレイヤの表示も制御します。
  4. 配置や配線中の視覚的な「煩雑さ」を減らすため、Mechanical Layers、すべての Mask Layers、そして Drill Guide と Drill Drawing レイヤの表示を無効にします。
  5. View Options タブに切り替えます。
  6. Show Pad Nets オプションが有効になっていること、そして Net Names on Tracks DisplaySingle and Centered に設定されていることを確認します。
  7. OK をクリックして設定を適用し、ダイアログを閉じます。

Configuring the board layer stack

  1. Layer Stack Manager を開きます。新規基板では、デフォルトのスタックは、誘電体コア、2 つの銅レイヤ、さらに上下面のソルダーマスク(カバーレイ)およびオーバーレイ(シルクスクリーン)レイヤで構成されます(上の画像参照)。
  2. 新しいレイヤやプレーンは、現在選択されているレイヤの下に追加されます。これは Add Layer ボタンまたは右クリックメニューで行います。
  3. 材料、銅厚、誘電特性などのレイヤプロパティは、Layer Stack Table を配置したときに含まれ、信号品質解析にも使用されます。セルをダブルクリックして設定します。たとえば、下の画像に示す Thickness 設定は、より適切なメトリック値になるようにわずかに変更されています。
  4. レイヤスタックのオプションを確認し終えたら、値を下の画像に示すものへ戻し、OK をクリックしてダイアログを閉じます。

Defining the component placement snap grid

  1. Home | Grids and Units | Properties をクリックして Cartesian Grid Editor ダイアログを開きます。Ctrl+G ショートカットキーを使用して Cartesian Grid Editor ダイアログへ直接アクセスすることもできます。
  2. Step X フィールドに 1mm の値を入力します。X と Y のフィールドはリンクされているため、Step Y の値を定義する必要はありません。
  3. 低いズームレベルでもグリッドを見えるようにするため、Multiplier 5x Grid Step に設定します。2 つのグリッドを区別しやすくするため、Fine グリッドはより薄い色の Dots で表示するように設定します。
  4. OK をクリックしてダイアログを閉じます。

Configuring the Routing Width Rule for the signal nets

  1. PCB をアクティブドキュメントにした状態で、PCB Rules and Constraints Editor を開きます。
  2. 各ルールカテゴリは、ダイアログ左側の Design Rules フォルダ配下に表示されます。Routing カテゴリをダブルクリックして展開し、関連する配線ルールを表示します。次に Width をダブルクリックして、現在定義されている幅ルールを表示します。
  3. 既存の Width ルールを 1 回クリックして選択します。ルールをクリックすると、ダイアログ右側にそのルールの設定が表示されます。これには、上部セクションのルールの Where the Object Matches(ルールの scope とも呼ばれます。つまり、このルールをどこに適用したいか)と、その下のルールの Constraints が含まれます。
  4. このルールは設計内の大半のネット(信号ネット)を対象にするため、Where the Object Matches 設定が All になっていることを確認します。
  5. このルールの設定は新規 PCB のデフォルトです。Min WidthPreferred WidthMax Width の値を編集し、0.25mm に設定します。設定はダイアログ下部に表示される各レイヤにも反映される点に注意してください。レイヤごとに要件を設定することもできます。
  6. これでルールが定義されました。Apply をクリックして保存し、ダイアログは開いたままにします。

Adding Routing Width Rules for the power nets

  1. 次のステップは、電源ネットの配線幅を指定するために 2 つの新しいデザインルールを追加して設定することです。これらのルールを追加して設定するには、PCB Rules and Constraints Editor を開きます。
  2. ダイアログ左側の Design Rules ツリーで既存の Width ルールを選択した状態で右クリックし、New Rule を選択して新しい Width 制約ルールを追加します。

  1. 新しいルール「Width_1」が表示されます。Design Rules ツリーでこの新しいルールをクリックし、プロパティを設定します。
  2. 右側のNameフィールドをクリックし、フィールドに名前としてWidth_12Vを入力します。
  3. Where the Object Matches設定でドロップダウンからNetを選択し、次のドロップダウンから下図のように 12V ネットを選択します。

  1. 最後の手順は、このルールの Constraints を設定することです。下図のように、電源ネットの配線幅を 0.25mm~0.5mm の範囲で許可するため、Min Width / Preferred Width / Max Width の値をそれぞれ 0.25 / 0.5 / 0.5 に編集します。

  1. 同じ手順を繰り返して、GNDネットを対象とする別の Routing Width Design Rule を、同じConstraints値で定義します。最も簡単な方法は、右クリックメニューのDuplicate Ruleコマンドを使用し、この新しいルールのNameWidth_GNDに、NetGNDに変更することです。
  2. Applyをクリックしてルールを保存し、ダイアログは開いたままにします。

電気的クリアランス制約の定義

  1. Design Rules のツリーでElectrical カテゴリを展開し、次にClearance ルールタイプを展開します。
  2. 既存の Clearance 制約をクリックして選択します。このルールには Full Query フィールドが 2 つあることに注意してください。これはBinary ruleであるためです。ルールエンジンは、Where the First Object Matches設定で対象となる各オブジェクトをチェックし、Where the Second Object Matches設定で対象となるオブジェクトと照合して、指定されたConstraints設定を満たしていることを確認します。この設計では、Allオブジェクト間のクリアランスを 1 つ定義するのが適切です。
  3. ダイアログのConstraints領域で、Minimum Clearance0.25mmに設定します。
  4. Applyをクリックしてルールを保存し、ダイアログは開いたままにします。

Routing Via Style デザインルールの定義

  1. Design Rules のツリーでRouting カテゴリを展開し、Routing Via Style配下のデフォルトのRoutingViasデザインルールを選択します。
  2. 電源ネットは基板の片面だけで配線できる可能性が高いため、信号ネット用と電源ネット用で別々に routing via style ルールを定義する必要はありません。ルール設定を、チュートリアルの前半で提案した値、つまり Via Diameter = 1mm および Via Hole Size = 0.6mm に編集します。すべてのフィールド(MinimumMaximumPreferred)を同じサイズに設定します。キーボードのTabを押すと、ダイアログ内の次のフィールドへ移動できる点に注意してください。
  3. OKをクリックしてPCB Rules and Constraints Editorを閉じます。
  4. PCB ファイルを保存します。

コンポーネント配置オプションの設定

  1. File » System Preferencesを選択してPreferencesダイアログを開きます。
  2. ダイアログのPCB Editor - Generalページを開き、Editing OptionsセクションでSnap To Centerオプションが有効になっていることを確認します。これにより、コンポーネントを「つかんで」配置するとき、カーソルが参照点でコンポーネントを保持するようになります。
  3. Smart Component Snapオプションに注意してください。これが有効な場合、コンポーネントの参照点よりも目的のパッドに近い位置をクリックして押し続けることで、参照点ではなくパッド中心にスナップするようソフトウェアに強制できます。特定のパッドを特定のグリッド点に合わせたい場合に非常に便利です。一方で、小型の表面実装部品を扱う場合は、参照点で「つかむ」ことが難しくなるため不利に働くことがあります。

コンポーネントの配置

  1. 基板とコンポーネントが表示されるようにズームします。方法の一つは、ズームアウト(PgDn)して基板とコンポーネントがすべて見えるようにし、right-clickしてView » View Areaを選択してから、表示したい正確な領域の左上と右下をクリックして定義することです。
  2. コンポーネントは現在の Snap Grid 上に配置されます。このようなシンプルな設計では、どの配置グリッドを使うべきかを規定する特別な設計要件はありません。設計者として、適切な配置グリッドを決めます。配置作業を簡単にするため、例えば 1mm のような粗い配置グリッドで作業できます。リボンのHomeタブで、Snap Grid1mmに設定されていることを確認します。
  3. チュートリアルのコンポーネントは、上図のように配置できます。コネクタY1を配置するには、コネクタ外形の中央にカーソルを合わせて左マウスボタンをClick-and-Holdします。カーソルが十字に変わり、部品の参照点へジャンプします。マウスボタンを押したまま、マウスを動かしてコンポーネントをドラッグします。
  4. 上図のように、フットプリントを基板の左側寄りに配置します(コンポーネント全体が基板外形の内側に収まるようにします)。
  5. コネクタが所定位置に来たら、マウスボタンを離して配置します。接続ラインがコンポーネントと一緒に追従して動くことに注目してください。
  6. 残りのコンポーネントも、上図を参考に再配置します。ドラッグ中にSpacebarを使ってコンポーネントを回転(反時計回りに 90º 刻み)させ、接続ラインが図のようになるようにします。
  7. コンポーネントのテキストも同様に再配置できます。テキストをクリック&ドラッグし、Spacebar を押して回転します。
  8. PCB エディタには強力なインタラクティブ配置ツールも含まれています。これらを使って、4 つの抵抗が正しく整列し、等間隔になっていることを確認しましょう。
  9. Shiftキーを押しながら 4 つの抵抗それぞれをクリックして選択するか、4 つすべてを囲むように選択ボックスをクリック&ドラッグします。選択された各コンポーネントの周囲に、システムカラーSelections2D System Colors ダイアログで設定)の色で網掛けの選択ボックスが表示されます。
  10. 選択したコンポーネントのいずれかを右クリックし、Align » Align を選択してAlign Objectsダイアログを開きます。
  11. Horizontal セクションでSpace Equallyを選択し、Vertical セクションでBottom を選択します。OKをクリックして変更を適用します。これで 4 つの抵抗は(最も下のコンポーネントに合わせて)整列し、等間隔になります。

 

  1. 設計ウィンドウの別の場所をクリックして、抵抗の選択をすべて解除します。必要に応じてコンデンサやトランジスタも整列できますが、現在は Snap Grid が粗いため、必須ではないかもしれません。

インタラクティブルーティングの準備

  1. Routing Conflict Resolution Current Mode ドロップダウンをStop At First Obstacleに設定します。配線中にShift+Rを押すことで、有効なモードを対話的に切り替えられます。
  2. Interactive Routing Options領域で、Automatically Remove Loopsオプションが有効になっていることを確認します。このオプションにより、別経路を配線して既存配線を変更できます。つまり、古い経路に到達するまで新しい経路を配線して(ループを作成し)、右クリックで完了を指示します。するとソフトウェアが古い不要部分の配線を自動的に削除します。
  3. Interactive Routing Width / Via Size Sources オプションが両方ともRule Preferredに設定されていることを確認します。
  4. Home | Grids and Units | Snap Gridで Snap Grid を0.25mmに設定します。

基板のインタラクティブルーティング

  1. ワークスペース下部のレイヤータブを見て、現在表示されているレイヤーを確認します。Bottom Layerが表示されていない場合は、Lショートカットを押してView Configurationsダイアログを開き、Bottom Layerを有効にします。
  2. ワークスペース下部のTop Layerタブをクリックし、配線を行う現在(アクティブ)レイヤーにします。
  3. 単一レイヤーモードで配線すると作業しやすいことがよくあります。Shift+Sを押すと、単一レイヤーモードのオン/オフを切り替えられます。
  4. Home | Routing | Route » Interactive Routingをクリックするか、右クリックしてコンテキストメニューからInteractive Routingを選択します。カーソルが十字に変わり、インタラクティブルーティングモードになったことを示します。
  5. コネクタ Y1 の下側パッドにカーソルを合わせます。カーソルをパッドに近づけると、自動的にパッド中心にスナップします。これは、最も近い電気オブジェクトの中心へカーソルをpullingするSnap To Object Hotspot 機能です(Board Options ダイアログでRange of attraction を設定します)。場合によっては、望まないときにSnap To Object Hotspot 機能がカーソルを引っ張ることがあります。その場合は、Ctrlキーを押してこの機能を一時的に抑制します。
  6. Left-ClickまたはEnterを押して、トラックの最初の点をアンカーします。
  7. カーソルを抵抗 R1 の下側パッドへ移動し、クリックして垂直セグメントを配置します。トラックセグメントが異なる表示(下図参照)になることに注目してください。配線中、セグメントは次のように表示されます。
    • Solid - セグメントは配置済み。
    • Hatched - ハッチ表示のセグメントは提案中だが未確定で、左クリックすると配置されます。
    • Hollow - これは look-ahead セグメントと呼ばれます。最後の提案セグメントの終点を検討するのに役立ちます。このセグメントはクリックしてもnot配置されません。look-ahead モードは、配線中に1ショートカットでオン/オフを切り替えられます。

  1. Left-Clickingしてトラックセグメントを確定しながら手動で配線し、R1 の下側パッドで完了します。マウスクリックごとにハッチ表示のセグメントが配置されることに注目してください。現在配線している接続について、Backspaceを押すと最後に配置したセグメントをリップアップ(削除)できます。
  2. ターゲットのパッドまで最後まで配線しなくても、Ctrl+Left Click を押して Auto-Complete 機能を使用すれば、接続全体を即座に配線できます。オートコンプリートは次のように動作します。
    • 最短経路を選択しますが、まだ配線していない他の接続の経路も常に考慮する必要があるため、必ずしも最適な経路とは限りません。Push モード(配線中にステータスバーに表示)では、オートコンプリートが既存の配線を押しのけてターゲットに到達できる場合があります。
    • 長い接続では、配線経路が区間ごとにマッピングされるため、ソースとターゲットのパッド間を完全にマッピングできず、オートコンプリートの経路が常に利用できるとは限りません。
    • パッド上や接続ライン上で直接オートコンプリートすることもできます。
  3. 基板上のすべての接続の配線を続けます。
  4. 上で説明した手法を使って、基板上の他のコンポーネント間も配線します。上の簡単なアニメーションは、基板が対話的に配線されていく様子を示しています。
  5. 基板配線に唯一の解はありません。そのため、配線を変更したくなるのは避けられません。PCBエディタにはそれを支援する機能やツールが用意されており、以降のセクションで説明します。
  6. 配線が完了したら設計を保存します。

オートルータの機能を確認する

  1. リボンから Home | Routing | Unroute » All を選択して、基板の配線を解除します。
  2. Tools | Autoroute | Autoroute » All を選択します。Situs Routing Strategies ダイアログが開きます。ダイアログ上部には Routing Setup Report; が表示され、警告とエラーは赤で表示されます。Always 警告とエラーを必ず確認してください! ダイアログ下半分には利用可能な Routing Strategies; が表示され、選択中のものがハイライトされます。この基板では、既定で Default 2 Layer Board ストラテジーになっているはずです。
  3. Situs Routing Strategies ダイアログで Route All ボタンをクリックします。Messages パネルにオートルーティングの処理状況が表示されます。PCB編集ウィンドウ内で直接配線するため、配線ファイルのエクスポート/インポートに苦労する必要はありません。
  4. 片面基板として配線するには、Situs Routing Strategies ダイアログで Edit Layer Directions ボタンをクリックし、Current Setting フィールドを変更します。あるいは、Routing Layers デザインルールを変更することもできます。
  5. 興味深いことに、オートルータは難しい基板を好み、単純な基板よりも高密度で複雑な設計のほうが良い結果を出すことがよくあります。仕上がり品質を向上させるには、再度 Autoroute » All を選択します。ただし今回は Cleanup 配線ストラテジーを選択します。このストラテジーは配線を直線化し、コーナー数を減らすことを試みます。必要に応じて Cleanup ストラテジーは複数回実行できます。何も変化がない場合は、いったん対話的に接続を複雑なパターンで引き直してから Cleanup ストラテジーを試してください。
  6. オートルーティング結果を保持したい場合は、PCBドキュメントを保存します。そうでない場合は、Undo を使用するか、閉じて/開いて、基板を必要な配線状態に戻します。

管理リリースの準備

  1. Generate Output Files ダイアログは、回路図が開いているとき、PCBが開いているとき、またはドキュメントが何も開いていないときでも、いつでも開けます。Project タブの ボタンをクリックしてダイアログを開きます。ダイアログを開くと、出力設定を保持する特別なファイルがプロジェクトフォルダに自動作成されるため、プロジェクトファイルは変更済みとしてマークされる点に注意してください。
  2. 含まれている Outputers の一覧に注目してください。このチュートリアルでは、Gerber Files outputer と Bill of Materials outputer を使用します。
  3. Gerber Files に関連付けられた Configure... をクリックして Gerber Setup ダイアログを開きます。これは次の手順で設定します。

Gerber生成の設定

  1. Generate Output Files ダイアログで、Gerber Files 出力に関連付けられた Configure... をクリックします。上の画像のように Gerber Setup ダイアログが開きます。 
  2. 基板はメートル法で設計されているため、ダイアログの General タブで UnitsMillimeters に設定します。
  3. 基板で使用されている最小単位は配線とクリアランスの 0.25mm ですが、ほとんどのコンポーネントは参照点が幾何学中心にあり(1mmグリッド上に配置されているため)、一部のパッドは実際には 0.01 グリッド上に位置します。General タブで Format4:3 に設定します。これにより、出力データの解像度がこれらのグリッド位置をカバーするのに十分以上になります。NC Drill ファイル must always も同じ UnitsFormat を使用するように設定する必要がある点に注意してください。 
  4. Layers タブで Plot Layers ボタンをクリックし、次に Used On を選択します。メカニカルレイヤーが有効になっている場合がありますが、通常これらは単独では 'Gerbered' されません。 代わりに、他のレイヤーで必要となる詳細(例:すべてのGerberファイルに必要な位置合わせ用マーカー)を保持している場合に含められることがよくあります。この場合、ダイアログ右側の Mechanical Layer(s) to Add to All Plots オプションを使用して、その詳細を別のレイヤーに含めます。Layers To Plot 領域で有効になっているメカニカルレイヤーは無効にしてください。
  5. ダイアログの Advanced タブで、Position on Film オプションが Reference to relative origin に設定されていることを確認します。注:NC Drill ファイル must always も同じ Position on Film オプションを使用するように設定する必要があります。 
  6. OK をクリックして他の既定設定を受け入れ、Gerber Setup ダイアログを閉じます。
  7. Gerber設定が構成されました。次のステップは他の出力を設定することです。このチュートリアルでは、次の手順でBoMも設定します。
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