Designing with Multiple PCBs

Wiele produktów zawiera kilka połączonych ze sobą płytek drukowanych. Umieszczenie tych płytek w obudowie i zapewnienie ich prawidłowego wzajemnego połączenia to wymagający etap procesu rozwoju produktu. Czy sieci zostały prawidłowo przypisane do każdego złącza? Czy złącza są właściwie zorientowane? Czy płytki wtykowe pasują do siebie? Czy wszystkie połączone płytki mieszczą się w obudowie? Błąd na tak późnym etapie cyklu rozwoju produktu jest kosztowny — zarówno ze względu na konieczność przeprojektowania, jak i opóźnienie wprowadzenia produktu na rynek.

Zarządzanie tym procesem wymaga środowiska projektowego obsługującego projektowanie na poziomie systemu. Najlepiej, aby była to przestrzeń projektowa, w której można zarówno zdefiniować funkcjonalny, czyli logiczny model systemu, jak i zestawić ze sobą poszczególne płytki oraz sprawdzić poprawność ich połączeń pod względem logicznym i fizycznym.

Altium Designer wprowadza projektowanie na poziomie systemu do procesu rozwoju produktów elektronicznych, udostępniając funkcje projektowania systemów wielopłytkowych.

Struktura projektu wielopłytkowego

Zaawansowane projekty produktów elektronicznych zazwyczaj składają się z wielu projektów PCB, które są ze sobą połączone w kompletny, funkcjonalny system. Od projektu z płytą główną i modułem LCD na panelu przednim po złożony system z aktywną płytą bazową i kartami wtykowymi — wszystkie są realizowane jako system wielu projektów płytek.

Wymaga to systemu projektowania wysokiego poziomu, który umożliwia elektryczne i fizyczne łączenie wielu podrzędnych projektów PCB przy zachowaniu integralności połączeń ich wyprowadzeń i sieci. Altium Designer obsługuje zintegrowane projektowanie na poziomie systemu w postaci dedykowanego środowiska Multi-board Design, które obejmuje zarówno logiczne (schemat), jak i fizyczne (PCB) aspekty projektowania systemu.

W Altium Designer projekt wielopłytkowy na poziomie systemu jest realizowany za pomocą dedykowanego typu projektu wielopłytkowego (*.PrjMbd) oraz wchodzących w jego skład dokumentu projektu logicznego opartego na schemacie (*.MbsDoc) i dokumentów fizycznych opartych na PCB (*.MbaDoc). Te typy dokumentów wprowadzają istniejące projekty PCB do środowiska projektowania wielopłytkowego, w którym są one łączone, edytowane i sprawdzane jako kompletny system.

Nowy projekt wielopłytkowy można utworzyć w taki sam sposób jak projekt PCB lub wiązki przewodów. Wybierz polecenie File » New » Project z menu głównego, aby otworzyć okno dialogowe Create Project. Wybierz pozycję <Empty> lub dostępny szablon projektu na liście Multiboard.

Projekt wielopłytkowy obsługuje następujące dokumenty:

• Schemat wielopłytkowy (*.MbsDoc) — bloki graficzne (moduły) reprezentujące podrzędne projekty PCB są rozmieszczane i łączone ze sobą w celu utworzenia logicznego projektu systemu.

• Zespół wielopłytkowy (*.MbaDoc) — ten dokument stanowi fizyczny odpowiednik logicznego projektu systemu zawartego w dokumencie schematu wielopłytkowego i jest wypełniany danymi PCB importowanymi z projektu wielopłytkowego. Płytki PCB, do których odwołują się moduły na schemacie wielopłytkowym, są wczytywane do dokumentu zespołu wielopłytkowego, gdzie można ustawić położenie każdej płytki (w razie potrzeby także obudowy).

• ActiveBOM (*.BomDoc) — zawiera zestawienie materiałowe BOM komponentów używanych w podrzędnych projektach PCB.

  Zestawienie materiałowe na poziomie systemu

  Kluczowym elementem danych produkcyjnych projektu jest prawidłowy wykaz wymaganych komponentów i powiązanych z nimi danych, ujęty w zestawieniu materiałowym (BOM). Altium Designer udostępnia zaawansowaną funkcję ActiveBOM, która dostarcza również aktualizowane w czasie rzeczywistym informacje o produkowanych częściach i źródłach dostaw, specyfikacjach komponentów, statusie cyklu życia, dostępności i wielu innych kwestiach. Wszystkie te informacje są gromadzone i zarządzane w dokumencie ActiveBOM projektu. W projekcie wielopłytkowym dokumenty ActiveBOM można tworzyć bezpośrednio w samym projekcie, aby zapewnić jedno źródło definicji BOM dla całego projektu wielopłytkowego, bez konieczności ręcznego łączenia danych z zestawień BOM poszczególnych podprojektów.

  Zestawienie BOM na poziomie systemu pobiera parametry komponentów z dokumentu zespołu wielopłytkowego, który z kolei pozyskuje informacje o komponentach z podprojektów projektu wielopłytkowego, zgodnie z definicją na schemacie wielopłytkowym. W związku z tym podprojekty muszą być aktualne, a ich schematy i płytki PCB — zsynchronizowane. To samo dotyczy dokumentów schematu i zespołu wielopłytkowego (odpowiednio Design » Update Assembly - <MultiBoardAssemblyDocumentName>.MbaDoc lub Design » Import Changes from <MultiBoardProjectName>.PrjMbd).

  Aby upewnić się, że zespół wielopłytkowy zawiera prawidłowe dane komponentów projektu, wybierz polecenie Update All Parts z menu głównego Edit lub z menu kontekstowego dostępnego po kliknięciu prawym przyciskiem myszy w przestrzeni projektowej edytora zespołu wielopłytkowego.

  Zestawienie BOM najwyższego poziomu dla projektu wielopłytkowego zawiera również szczegóły projektu źródłowego dla każdej pozycji w postaci informacji w kolumnach modułu: ModuleAssembly, ModuleDesignator, ModuleSource i ModuleTitle (ich widocznością można zarządzać na karcie Columns panelu Properties).

  

  Jako zbiorcze źródło informacji o częściach dla całego projektu produktu — w praktyce połączonego zestawu modułów projektów PCB — zestawienie BOM na poziomie systemu zawiera dane komponentów i łańcucha dostaw dla wszystkich podprojektów, a także zbiorcze informacje, takie jak łączna cena określonych części oraz koszt wszystkich części w kompletnym projekcie wielopłytkowym.

  Należy pamiętać, że dane z dokumentów BOM w podprojektach nie są wykorzystywane przez dokument BOM na poziomie systemu. Jednak zmiany wprowadzone w dokumencie BomDoc podprojektu, takie jak zmiana oznaczenia komponentu lub wyboru części, są uwzględniane w samym projekcie, a następnie odzwierciedlane w dokumencie BomDoc projektu wielopłytkowego.

  Jak opisano powyżej, wszelkie zmiany danych komponentów w podprojekcie muszą zostać przeniesione do dokumentu zespołu wielopłytkowego (Update All Parts), zanim zostaną odzwierciedlone w dokumencie BomDoc projektu wielopłytkowego.

  Istotną zaletą funkcji ActiveBOM jest możliwość dostarczania w czasie rzeczywistym informacji o łańcuchu dostaw komponentów projektu, obejmujących dane części producentów i zweryfikowane źródła dostaw. Dzięki danym przechowywanym jako part choices i implementowanym w dokumencie BomDoc jako zmapowane solutions zestawienie BOM na poziomie systemu może zawierać dodatkowe dane części związanych z całym projektem produktu, takich jak części mechaniczne i mechatroniczne, kable połączeniowe, wiązki przewodów itd.

  Na przykład kable łączące moduły projektu wielopłytkowego są przedstawiane na schemacie wielopłytkowym za pomocą elementów znajdujących się na ich końcach. Te złącza kablowe można uwzględnić w zestawieniu BOM na poziomie systemu wraz z powiązanym rozwiązaniem zaopatrzeniowym lub z odniesieniem do konkretnej części i źródła dostaw dodanym jako rozwiązanie ręczne ().

  Więcej informacji można znaleźć na stronie Zarządzanie rozwiązaniami.

• Dokument Draftsman (*.MbDwf) – widoki zespołu wielopłytkowego są importowane i opisywane, a następnie dodawane są wszelkie dodatkowe informacje wymagane do wykonania projektu.

• Plik zadań wyjściowych (*.OutJob) – zestaw danych wyjściowych wymaganych do wyprodukowania projektu wielopłytkowego jako kompletnego systemu można wstępnie skonfigurować za pomocą pliku zadań wyjściowych. Każdy element wyjściowy ma własne ustawienia i format, na przykład zapis do pliku lub wydruk na drukarce. Ten sam plik zadań wyjściowych skonfigurowany dla projektu wielopłytkowego można następnie wykorzystywać w innych projektach, oszczędzając czas i nakład pracy potrzebne do przygotowania danych wyjściowych dla każdego nowego projektu.

  Chociaż pliki zadań wyjściowych usprawniają przygotowanie i generowanie danych wyjściowych, dane wyjściowe projektu wielopłytkowego można również generować bezpośrednio z dokumentów projektu (np. za pomocą poleceń File » Export dla dokumentu zespołu wielopłytkowego lub polecenia Reports » Bill of Materials dla dokumentu ActiveBOM).

  Dane wyjściowe obsługiwane w projekcie wielopłytkowym

  Documentation Outputs

  • PDF 3D MBA

  Dowiedz się więcej o przygotowywaniu pliku PDF3D.

  Report Outputs

  • Zestawienie materiałowe

  • Porównanie zestawień BOM

  • Eksport komentarzy

  Dowiedz się więcej o przygotowywaniu raportów.

  Validation Outputs

  • Kontrole BOM

  • Stany komponentów

  • Zgodność konfiguracji

  Dowiedz się więcej o przygotowywaniu raportów weryfikacji.

  Export Outputs

  • Eksport MBA do PARASOLID

  • Eksport MBA do STEP

  Dowiedz się więcej o obsłudze importu i eksportu danych mechanicznych.

  PostProcess Outputs

  • Kopiowanie plików

  Dowiedz się więcej o przygotowywaniu danych wyjściowych przetwarzania końcowego.

Tworzenie logicznego projektu systemu

Aby rozpocząć tworzenie schematu projektu wielopłytkowego, dodaj nowy dokument schematu wielopłytkowego do projektu wielopłytkowego. W tym celu kliknij prawym przyciskiem myszy wpis projektu w panelu Projects i wybierz polecenie Add New to Project » Multi-board Schematic z menu kontekstowego. W obszarze projektowym pojawi się domyślny dokument schematu wielopłytkowego.

Nowo utworzony dokument schematu wielopłytkowego będzie aktywnym dokumentem w obszarze projektowym.

Opcje dokumentu schematu wielopłytkowego konfiguruje się w panelu Properties, gdy w obszarze projektowym nie jest zaznaczony żaden obiekt. Główne opcje konfiguruje się na karcie General panelu:

• Jednostki (sekcja General) – wybierz preferowane jednostki miary (mm lub mils) dla dokumentu.
• Ustawienia siatki i przyciągania (sekcja General) – ustaw wymagane wartości, aby ułatwić nawigację i rozmieszczanie obiektów.
• Opcje strony (sekcja Page Options) – skonfiguruj Formatting and Size, a także Margins and Zones dla dokumentu. Możesz wybrać dostępny Template, wybrać rozmiar arkusza Standard lub zdefiniować rozmiar Custom.

Skonfiguruj opcje dokumentu schematu wielopłytkowego w panelu Properties.

Dowiedz się więcej o konfigurowaniu dokumentu schematu wielopłytkowego.

Aby przedstawić podrzędny projekt PCB na schemacie wielopłytkowym, umieść moduł za pomocą polecenia Place » Module z menu głównego. W panelu Properties dla wybranego modułu zdefiniuj jego Designator i Title, a także źródłowy projekt PCB, z którym moduł jest połączony. Użyj przycisku  powiązanego z polem Source, aby wskazać projekt lokalny lub projekt w obszarze roboczym, oraz listy rozwijanej Assembly/Board, aby wybrać odpowiednią płytkę PCB w tym projekcie.

Skonfiguruj źródło i pozostałe właściwości modułu w panelu Properties.

Dowiedz się więcej o modułach.

Zaimportuj dane projektowe z projektów wskazanych przez umieszczone moduły, używając polecenia Design » Import From Child Projects z menu głównego. Otworzy się okno dialogowe Engineering Change Order z listą zmian (Engineering Change Order – ECO) wymaganych do zsynchronizowania danych połączeń na schematach wielopłytkowych z projektami podrzędnymi.

• Domyślnie wszystkie modyfikacje są włączone i zostaną uwzględnione podczas wykonywania ECO. Poszczególne modyfikacje można włączać i wyłączać według potrzeb.

• Kliknij przycisk , aby sprawdzić poprawność modyfikacji włączonych do ECO. Wyniki weryfikacji pojawią się w kolumnie Check w sekcji Status okna dialogowego.

• Gdy zaakceptujesz zmiany, które mają zostać wprowadzone, kliknij przycisk , aby wykonać ECO i zastosować zawarte w nim poprawne zmiany. Wyniki wykonania pojawią się w kolumnie Done w sekcji Status okna dialogowego.

Podczas wykonywania ECO w odpowiednim module tworzony jest punkt przyłączeniowy modułu dla każdego złącza. Komponent w podrzędnym projekcie PCB jest uznawany za złącze w projekcie wielopłytkowym, jeśli ma parametr o nazwie System i wartości Connector.

Dowiedz się więcej o aktualizacjach projektu systemu.

Aby odwzorować połączenia między projektami podrzędnymi, ich moduły łączy się ze sobą na schemacie wielopłytkowym za pomocą połączeń różnych typów. Wybierz polecenie Direct Connection, Cable lub Harness z menu głównego Place, a następnie przeciągnij linię połączenia między aktywnymi punktami punktów przyłączeniowych modułów.

Umieszczaj połączenia za pomocą poleceń z menu głównego Place.

Dwa moduły zostały połączone przez umieszczenie dwóch bezpośrednich połączeń między ich punktami przyłączeniowymi.

Zaznacz linię połączenia, aby wyświetlić i edytować odpowiednie opcje połączenia w panelu Properties.

Dowiedz się więcej o typach połączeń.

Aby sprawdzić poprawność projektu wielopłytkowego, wybierz polecenie Design » Run ERC z menu głównego. Projekt zostanie sprawdzony zgodnie z ustawieniami na karcie Error Reporting w oknie dialogowym Project Options, dostępnym po kliknięciu prawym przyciskiem myszy pozycji projektu w panelu Projects i wybraniu Project Options. Wykryte naruszenia zostaną wyświetlone w panelu Messages.

Dowiedz się więcej o tworzeniu logicznego projektu systemu.

Tworzenie fizycznego zespołu wielopłytkowego

Po zdefiniowaniu logicznej struktury systemu na schemacie wielopłytkowym tworzy się fizyczny projekt wielopłytkowy przez rozmieszczenie płytek w zespole wielopłytkowym.

Aby dodać nowy dokument zespołu wielopłytkowego do projektu wielopłytkowego, kliknij prawym przyciskiem myszy pozycję projektu w panelu Projects i wybierz polecenie Add New to Project » Multi-board Assembly z menu kontekstowego. Domyślny dokument zespołu wielopłytkowego pojawi się w obszarze projektowym.

Nowo utworzony dokument zespołu wielopłytkowego stanie się aktywnym dokumentem w obszarze projektowym.

Aby wczytać do zespołu wielopłytkowego płytkę PCB wskazaną przez każdy moduł na schemacie wielopłytkowym, użyj polecenia Design » Update Assembly - <MultiBoardAssemblyDocumentName>.MbaDoc z menu głównego edytora schematów wielopłytkowych (lub polecenia Design » Import Changes from <MultiBoardProjectName>.PrjMbd w edytorze zespołów wielopłytkowych). Otworzy się okno dialogowe Engineering Change Order z listą zmian wymaganych do dodania płytek PCB do zespołu. Kliknij przycisk , aby sprawdzić poprawność modyfikacji włączonych do ECO, a następnie kliknij przycisk , aby wykonać ECO i zastosować zawarte w nim poprawne zmiany.

Po kliknięciu przycisku  płytki PCB zostaną wczytane do edytora zespołów wielopłytkowych i będzie można zamknąć okno dialogowe Engineering Change Order.

Zespół wielopłytkowy po aktualizacji na podstawie schematu wielopłytkowego.

Do nawigacji w zespole wielopłytkowym używaj następujących skrótów:

• Ctrl+Mouse Wheel – przybliżanie i oddalanie

• Right-Click, Hold&Drag – przesuwanie widoku

• Shift + Right-Click, Hold&Drag – obracanie

Możesz również użyć manipulatora w lewym dolnym rogu obszaru projektowego, aby ustawić widok wzdłuż głównych osi, klikając strzałki i płaszczyzny manipulatora.

Aby ustawić położenie i orientację płytki PCB w zespole, zaznacz ją i użyj wyświetlonych strzałek i łuków manipulatora obiektu, aby przesuwać i obracać płytkę w odpowiednich kierunkach.

Aby operować dwiema płytkami PCB jak jednym obiektem, możesz utworzyć wiązanie w wybranym punkcie na powierzchni każdej z nich. Aby powiązać dwie płytki PCB:

1. Wybierz polecenie Tools » Mating z menu głównego.
2. Umieść kursor nad płaską lub cylindryczną powierzchnią docelowej płytki PCB i wybierz na niej punkt, aby zdefiniować pierwsze miejsce wiązania.
3. Umieść kursor nad płaską lub cylindryczną powierzchnią źródłowej płytki PCB i wybierz na niej punkt, aby zdefiniować drugie miejsce wiązania. Źródłowa płytka PCB przesunie się tak, aby miejsce źródłowe i docelowe zostały powiązane (znalazły się w tym samym położeniu), a ich płaszczyzny powierzchni i osie prostopadłe zostały wyrównane.
4. Użyj panelu Properties lub wymienionych w nim skrótów, aby dostosować ustawienia wiązania.

Do zespołu wielopłytkowego można wczytywać modele STEP, aby uzupełnić go na przykład o obudowę lub inne części mechaniczne. Użyj polecenia Design » Insert STEP Part z menu głównego, aby dodać model STEP.

❯ ❮ Javascript ID: MBA_STEP

Aby sprawdzić zespół wielopłytkowy pod kątem kolizji (sytuacji, w których powierzchnie dwóch obiektów stykają się lub przecinają), wybierz Tools » Check Collisions z menu głównego. Wszelkie kolizje zostaną zgłoszone w panelu Messages i podświetlone w obszarze projektowym. Należy pamiętać, że powierzchnie połączone wiązaniem nie są uznawane za kolidujące.

Dowiedz się więcej o tworzeniu fizycznego złożenia wielopłytkowego.

Tworzenie rysunku wykonawczego

Po ukończeniu złożenia wielopłytkowego można utworzyć rysunek wykonawczy i dodać do niego adnotacje. Rysunek wykonawczy projektu wielopłytkowego tworzy się w edytorze Draftsman.

Aby dodać nowy dokument złożenia wielopłytkowego do projektu wielopłytkowego, kliknij prawym przyciskiem myszy pozycję projektu w panelu Projects i wybierz polecenie Add New to Project » Draftsman Document z menu kontekstowego. Otworzy się okno dialogowe New Document, w którym można wybrać wstępnie zdefiniowany szablon dokumentu lub opcję [Default] tworzącą pusty dokument A4. Po kliknięciu OK w obszarze projektowym pojawi się nowy dokument Draftsman.

Nowo utworzony dokument Draftsman będzie aktywnym dokumentem w obszarze projektowym.

Na rysunku wykonawczym projektu wielopłytkowego dostępne są następujące widoki:

• Widok złożenia wielopłytkowego – automatycznie generowana kompozycja graficzna obrysów płytek PCB i modeli 3D tworzących złożenie wielopłytkowe.

• Widok przekroju – rysunek przekroju wykonany w wyznaczonym miejscu „cięcia” przez umieszczony widok złożenia wielopłytkowego.

• Widok szczegółu płytki – niezależny, powiększony widok określonego obszaru widoku złożenia wielopłytkowego.

• Realistyczny widok płytki – skalowalna wizualizacja 3D bieżącego złożenia wielopłytkowego.

Aby umieścić widok rysunkowy, wybierz polecenie odpowiadające wymaganemu typowi widoku z menu Place edytora Draftsman: Multiboard View lub polecenie z menu Additional View.

Umieszczaj widoki rysunkowe za pomocą poleceń z menu głównego Place.

• Po wybraniu polecenia Multiboard View lub Board Realistic View przejdziesz do trybu umieszczania, co sygnalizuje kursor krzyżowy oraz widok pod kursorem. Kliknij w obszarze projektowym, aby umieścić widok.
• Po wybraniu polecenia Section View lub Board Detail View określ odpowiednio położenie linii cięcia lub obszar widoku szczegółu na umieszczonym widoku złożenia wielopłytkowego.

Po umieszczeniu widoku rysunkowego można skonfigurować jego właściwości w panelu Properties, gdy widok jest zaznaczony w obszarze projektowym.

Arkusz dokumentu Draftsman z kilkoma umieszczonymi widokami: dwoma widokami złożenia wielopłytkowego, widokiem przekroju, widokiem szczegółu płytki i realistycznym widokiem płytki.

Aby umożliwić dodawanie do rysunków istotnych szczegółów, Draftsman udostępnia dodatkowe narzędzia do adnotacji, wymiarowania i tworzenia tabel:

• Aby wskazać długości, rozmiary i kąty obrysów obiektów lub odległości między obiektami, na widokach płytek można umieszczać oznaczenia wymiarowe. Użyj grupy poleceń umieszczania wymiarów w menu głównym Place, aby wybrać wymagany typ wymiaru.

• Do dodawania ważnych informacji do rysunków służą dodatkowe narzędzia adnotacji, takie jak odnośniki, oznaczenia struktury powierzchni i automatyczna lista uwag. Użyj poleceń menu Place » Annotation na pasku menu głównego, aby wybrać wymagane narzędzie adnotacji.

• Aby dodać dane zestawienia materiałowego (BOM) do rysunku wykonawczego, można umieścić tabelę zestawienia materiałowego (Place » Bill Of Materials). Tabela będzie pobierać dane z dokumentu ActiveBOM dodanego do projektu wielopłytkowego i odzwierciedlać jego zawartość. Dostępna jest również tabela ogólnego przeznaczenia, którą można wypełnić własnymi danymi (Place » Table).

• Do umieszczania w dokumencie rysunkowym podstawowych elementów rysunku o dowolnym kształcie służy również zestaw narzędzi graficznych. Użyj grupy poleceń umieszczania obiektów graficznych w menu głównym Place, aby wybrać wymagany typ obiektu.

Dowiedz się więcej o tworzeniu rysunku wykonawczego.