Design Variants

Quando um produto precisa de ser concebido e produzido em várias variations desse produto, em que cada uma possui opções ou capacidades diferentes, a capacidade de implementar design variants evita a necessidade de criar uma versão única do design para cada variação.

Na prática, uma variante de design utiliza o mesmo design base, mas a montagem da PCB é carregada com o conjunto de componentes especificado pela variação. Pode então ser selecionada uma variação ao gerar a documentação de fabrico do design (BOM, P&P, desenhos de montagem, etc.), o que, por sua vez, determinará como o produto é montado.

A capacidade de criar variations do mesmo design base acrescenta uma flexibilidade significativa à forma como os projetos de PCB são criados no Altium Designer. Ao utilizar variantes, pode definir qualquer número de variações do design da placa, em que cada componente pode ser configurado como:

• Montado na placa.
• Não montado na placa.
• Montado na placa, mas com parâmetros do componente modificados, como por exemplo o seu valor.
• Um componente completamente diferente, como peça de substituição alternativa.

As variantes de design que utilizam qualquer um destes tipos de variações são todas designadas por assembly variants, porque apenas afetam o processo de montagem. Neste caso, todas as variantes partilham a mesma placa nua fabricada.

O Altium Designer também suporta variações da informação de overlay de componentes na PCB, como por exemplo a alteração do comentário de um componente. Esse tipo de variação exige a produção de dois ecrãs de overlay, o que resulta no fabrico de duas placas nuas diferentes. Este tipo de variante é designado por fabrication variant.

As variantes de design são geridas, criadas e editadas na caixa de diálogo Variant Management do Altium Designer ou na interface baseada em documentos Variant Manager. Utilize o comando Project » Variants nos menus principais ou o comando Variants no menu de contexto da entrada do projeto no painel Projects para aceder. Para saber mais, consulte as páginas seguintes:

• Trabalhar com a caixa de diálogo Variant Management 
• Trabalhar com o Variant Manager

Componentes Lógicos e Físicos

É útil compreender que existem essencialmente dois tipos de componentes no Altium Designer: componentes lógicos e componentes físicos. A distinção é que os componentes colocados na folha esquemática são componentes lógicos, sendo cada um uma entidade conceptual que representa o componente físico que será, em última análise, montado na PCB assemblada.

Embora este modelo um-para-um, de lógico para físico, funcione bem num design simples, não consegue suportar algumas das funcionalidades mais avançadas do Altium Designer. Exemplos disso são os designs multi-canal, em que uma secção de circuito é “replicada” tantas vezes quantas as necessárias, e as variantes, em que um único design pode ser implementado com diferentes componentes montados em cada variação do design da placa. Estas funcionalidades exigem a capacidade de one componente lógico representar multiple componentes físicos.

O Altium Designer disponibiliza esta capacidade de um-para-muitos através da sua tecnologia de compilador. Quando o design lógico é compilado (um processo automatizado), cada componente físico é instanciado em memória, pronto para ser transferido para o espaço de design da placa.

Para responder a situações em que é necessário aceder aos componentes físicos ao nível do esquema, como por exemplo na definição de variações de design, o design físico também é disponibilizado no editor esquemático através de separadores localizados na parte inferior da folha esquemática. Aqui, o separador mais à esquerda Editor seleciona o design lógico capturado (normal), e os outros separadores “compiled” representam o design físico equivalente tal como será transferido para o espaço de design da PCB. Note que o esquema sob um separador compilado é apenas de leitura.

A imagem mostra a vista do design esquemático físico no editor esquemático. Selecione a variação de projeto pretendida fazendo duplo clique numa entrada de variante no painel Projects.

Tipos de Variações

A funcionalidade de variantes, como o nome indica, cria variações do design PCB original ou “base”. Depois de este design base estar estabelecido, as variantes são definidas no Variant Manager configurando os componentes da placa para serem montados, montados com parâmetros variados, não montados ou para utilizarem uma peça alternativa.

Montado

Montado é o estado predefinido de um componente antes de quaisquer variações serem aplicadas; se estiver montado, então não está variado. Todos os componentes ficam, por predefinição, definidos como montados quando é criada uma nova variação na caixa de diálogo Variant Management (ver abaixo), que representa o estado de componente montado como uma célula vazia.

Montado com Parâmetro(s) Variado(s)

O processo de definição de variantes permite que um componente tenha qualquer um dos seus parâmetros variado. Modificar o valor de um parâmetro é uma variação local e só afetará a documentação de saída. O esquema original, e o componente cujo parâmetro está a ser variado, não são modificados de forma alguma. Na imagem abaixo, C8 tem o parâmetro Value variado, e esta variação é indicada pelo tipo de letra em itálico no espaço de design, que é utilizado para apresentar a sua cadeia de valor.

Não Montado

Quando um componente é definido como Not Fitted, continua a existir no esquema e será transferido para a PCB (para que o footprint possa ser colocado), mas é removido da documentação de saída apropriada, como por exemplo a BOM. A forma como os componentes não montados são apresentados na documentação pode ser configurada, por exemplo, para serem assinalados com uma cruz no esquema e nas saídas de desenho de PCB – veja Configuring Display of Varied Components in Design Documents.

Com a variação selecionada (BGA); C6 está montado, C5 e C7 não estão montados, e C8 está montado, mas com um valor de parâmetro variado.

Peça Alternativa

Uma variação também pode ser definida como um componente completamente diferente, como peça alternativa. Quando o separador compilado é selecionado no editor esquemático, a peça alternativa será mostrada ao alternar entre variantes. Para este tipo de variação, a peça alternativa deve partilhar o mesmo conjunto de pinos esquemáticos colocados nas mesmas localizações que a peça base. Este é um requisito essencial para garantir que a conectividade se mantém válida quando o design é compilado.

No exemplo apresentado abaixo, são utilizadas peças alternativas para R3 e Q1 na variante TSOP. Q1 é um transistor NPN na variante BGA e um JFET na variante TSOP. Note que são utilizados os mesmos pinos em ambos os casos.

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Existem duas formas de uma peça alternativa ser tratada na PCB.

• If the footprint is the same – se a peça alternativa escolhida tiver o mesmo nome de footprint que a peça base, apenas uma instância do footprint será transferida para a PCB. Como podem ser atribuídos vários footprints a um componente, certifique-se de que o footprint correto está selecionado na caixa de diálogo Variant Management para cada variante.

• If the footprint changes – se a peça alternativa escolhida tiver um nome de footprint diferente da peça base, ambos os footprints são transferidos para a PCB. Terá então de decidir como posicionar os dois footprints na PCB. Note que ambos os footprints terão o mesmo designador, uma vez que apenas um ou outro componente é montado. A animação abaixo mostra como esta situação pode ser tratada quando uma variante tem SRAM BGA e a outra variante tem SRAM TSOP.

Nas definições de uma determinada variante, pode optar por utilizar símbolos e/ou footprints não variados para componentes para os quais estejam selecionadas peças alternativas.

Alterar o Tipo de Componente

A capacidade de selecionar uma peça alternativa não está limitada à escolha do mesmo tipo de componente, pelo que pode ter um componente base que seja, por exemplo, uma resistência, e depois definir uma peça alternativa que seja um condensador. É importante estar ciente das consequências deste tipo de peça alternativa:

• Designator – existe apenas um designador para cada componente lógico base, e é esse designador que é utilizado para todas as variantes. Por exemplo, se uma resistência for trocada por um condensador, poderá querer considerar a utilização de um prefixo especial no designador para o indicar, como R_C ou R-C.

• Pins – o componente alternativo deve ter o mesmo número de pinos que a peça base, e esses pinos devem estar na mesma localização e ser do mesmo tipo elétrico. Será apresentado um aviso se estas condições não forem cumpridas.

Designs Multi-Canal

Main article: Design Multi-Folha e Multi-Canal

Os designs multi-canal permitem indicar uma única folha esquemática, ou uma árvore de folhas, para ser repetida, replicando efetivamente uma secção do design várias vezes. Não é necessário copiar e colar manualmente, uma vez que o software gere o processo de replicação, enquanto o utilizador define o método de anotação utilizado para identificar os componentes repetidos.

No Altium Designer, nos designs multi-canal, é suportada para uma variante selecionada a capacidade de substituir um componente base por um componente completamente diferente.

Na animação, a variante BGA tem duas SRAM montadas, enquanto a variante TSOP tem quatro SRAM montadas. Isto é conseguido ao não montar um dos dois canais de memória na variante BGA.

Em termos de canais, uma variante pode ter componentes alterados entre all channels ou dentro de um specific channel, o que inclui variações de componentes montados/não montados, parâmetros específicos de componentes alterados, ou peças alternativas.