Biến thể thiết kế

Khi một sản phẩm cần được thiết kế và sản xuất thành nhiều variations của sản phẩm đó, trong đó mỗi loại có các tùy chọn hoặc khả năng khác nhau, khả năng triển khai design variants giúp tránh phải tạo một phiên bản thiết kế riêng cho từng biến thể.

Trong thực tế, một biến thể thiết kế sử dụng cùng một thiết kế cơ sở, nhưng bản lắp ráp PCB được nạp bộ linh kiện theo chỉ định của biến thể đó. Sau đó, có thể chỉ định một biến thể khi tạo đầu ra sản xuất của thiết kế (BOM, P&P, bản vẽ lắp ráp, v.v.), từ đó quyết định cách sản phẩm được lắp ráp.

Khả năng tạo variations từ cùng một thiết kế cơ sở mang lại sự linh hoạt đáng kể cho cách tạo các dự án PCB trong Altium Designer. Khi dùng variants, bạn có thể định nghĩa bất kỳ số lượng biến thể nào của thiết kế bo mạch, trong đó mỗi linh kiện có thể được cấu hình là:

• Được lắp trên bo mạch.
• Không lắp trên bo mạch.
• Được lắp trên bo mạch, nhưng có tham số linh kiện được sửa đổi, chẳng hạn như giá trị của nó.
• Một linh kiện hoàn toàn khác, dùng làm linh kiện thay thế.

Các biến thể thiết kế sử dụng bất kỳ kiểu thay đổi nào trong số này đều được gọi là assembly variants, vì chúng chỉ ảnh hưởng đến quy trình lắp ráp. Trong trường hợp này, tất cả các biến thể dùng chung cùng một bo trần đã được chế tạo.

Altium Designer cũng hỗ trợ thay đổi thông tin lớp in ký hiệu linh kiện trên PCB, chẳng hạn như thay đổi comment của linh kiện. Kiểu thay đổi này yêu cầu tạo ra hai lớp overlay, dẫn đến việc chế tạo hai bo trần khác nhau. Loại biến thể này được gọi là fabrication variant.

Các biến thể thiết kế được quản lý, tạo và chỉnh sửa trong hộp thoại Variant Management của Altium Designer hoặc giao diện dạng tài liệu Variant Manager. Sử dụng lệnh Project » Variants từ menu chính hoặc lệnh Variants từ menu ngữ cảnh của mục dự án trong panel Projects để truy cập. Để tìm hiểu thêm, hãy tham khảo các trang sau:

• Làm việc với hộp thoại Variant Management 
• Làm việc với Variant Manager

Linh kiện logic và linh kiện vật lý

Sẽ rất hữu ích nếu hiểu rằng về cơ bản có hai loại linh kiện trong Altium Designer: linh kiện logic và linh kiện vật lý. Điểm khác nhau là các linh kiện được đặt trên trang schematic là linh kiện logic, trong đó mỗi linh kiện là một thực thể khái niệm đại diện cho linh kiện vật lý cuối cùng sẽ được gắn lên PCB đã lắp ráp.

Mặc dù mô hình một-một giữa logic và vật lý này hoạt động tốt với thiết kế đơn giản, nó không thể hỗ trợ một số tính năng mạnh hơn của Altium Designer. Ví dụ như thiết kế đa kênh, trong đó một phần mạch được “nhân bản” nhiều lần theo yêu cầu, và variants, trong đó một thiết kế duy nhất có thể được triển khai với các linh kiện khác nhau được lắp cho từng biến thể của thiết kế bo mạch. Những tính năng như vậy đòi hỏi khả năng để one một linh kiện logic đại diện cho multiple nhiều linh kiện vật lý.

Altium Designer cung cấp khả năng một-nhiều này thông qua công nghệ compiler của nó. Khi thiết kế logic được biên dịch (một quy trình tự động), mỗi linh kiện vật lý sẽ được khởi tạo trong bộ nhớ, sẵn sàng để chuyển sang không gian thiết kế bo mạch.

Để đáp ứng các tình huống cần truy cập vào các linh kiện vật lý ở mức schematic, chẳng hạn như khi định nghĩa các biến thể thiết kế, thiết kế vật lý cũng được cung cấp trong trình soạn thảo Schematic thông qua các tab nằm ở cuối trang schematic. Tại đây, tab Editor ngoài cùng bên trái chọn thiết kế logic đã capture (bình thường), còn các tab “compiled” khác biểu diễn thiết kế vật lý tương ứng như sẽ được chuyển sang không gian thiết kế PCB. Lưu ý rằng schematic dưới tab compiled là chỉ đọc.

Hình ảnh là chế độ xem schematic vật lý của trình soạn thảo schematic. Chọn biến thể dự án mong muốn bằng cách nhấp đúp vào mục biến thể trong panel Projects.

Các loại thay đổi

Tính năng variants, đúng như tên gọi, tạo ra các biến thể của thiết kế PCB gốc hoặc “cơ sở”. Khi thiết kế cơ sở này đã được thiết lập, các biến thể được thiết lập trong Variant Manager bằng cách cấu hình các linh kiện trên bo mạch thành trạng thái được lắp, được lắp với tham số thay đổi, không lắp, hoặc dùng linh kiện thay thế.

Được lắp

Được lắp là trạng thái mặc định của một linh kiện trước khi áp dụng bất kỳ thay đổi nào; nếu nó được lắp thì có nghĩa là nó không bị thay đổi. Tất cả linh kiện mặc định ở trạng thái được lắp khi một biến thể mới được tạo trong hộp thoại Variant Management (xem bên dưới), và trạng thái linh kiện được lắp được biểu diễn bằng một ô trống.

Được lắp với (các) tham số thay đổi

Quy trình định nghĩa biến thể cho phép một linh kiện có thể thay đổi bất kỳ tham số nào của nó. Việc sửa đổi giá trị của một tham số là một thay đổi cục bộ và chỉ ảnh hưởng đến tài liệu đầu ra. Schematic gốc và linh kiện có tham số bị thay đổi không bị sửa đổi theo bất kỳ cách nào. Trong hình bên dưới, C8 có tham số Value được thay đổi, và thay đổi này được biểu thị bằng kiểu chữ nghiêng trong không gian thiết kế, dùng để hiển thị chuỗi giá trị của nó.

Không lắp

Khi một linh kiện được đặt thành Not Fitted thì nó vẫn tồn tại trên schematic và sẽ được chuyển sang PCB (để footprint có thể được đặt), nhưng nó sẽ bị loại khỏi các tài liệu đầu ra thích hợp, chẳng hạn như BOM. Cách các linh kiện không lắp được thể hiện trong tài liệu có thể được cấu hình, ví dụ như được đánh dấu bằng dấu chéo trên schematic và trong các đầu ra bản vẽ PCB – xem Cấu hình hiển thị các linh kiện thay đổi trong tài liệu thiết kế.

Với biến thể được chọn (BGA); C6 được lắp, C5 và C7 không được lắp, còn C8 được lắp nhưng có giá trị tham số đã thay đổi.

Linh kiện thay thế

Một biến thể cũng có thể được đặt thành một linh kiện hoàn toàn khác như một linh kiện thay thế. Khi tab compiled được chọn trong trình soạn thảo Schematic, linh kiện thay thế sẽ được hiển thị khi chuyển đổi giữa các biến thể. Với loại thay đổi này, linh kiện thay thế phải có cùng tập chân schematic được đặt ở cùng vị trí như linh kiện cơ sở. Đây là yêu cầu thiết yếu để đảm bảo tính kết nối vẫn hợp lệ khi thiết kế được biên dịch.

Trong ví dụ minh họa bên dưới, các linh kiện thay thế cho R3 và Q1 trong biến thể TSOP được sử dụng. Q1 là transistor NPN trong biến thể BGA và là JFET trong biến thể TSOP. Lưu ý rằng cùng các chân được sử dụng trong mỗi trường hợp.

❯ ❮ Javascript ID: Variation_AlternatePart_AD18_x

Có hai cách xử lý linh kiện thay thế trên PCB.

• If the footprint is the same – nếu linh kiện thay thế được chọn có cùng tên footprint với linh kiện cơ sở, chỉ một instance của footprint sẽ được chuyển sang PCB. Vì một linh kiện có thể được gán nhiều footprint, hãy đảm bảo rằng footprint đúng được chọn trong hộp thoại Variant Management cho từng biến thể.

• If the footprint changes – nếu linh kiện thay thế được chọn có tên footprint khác với linh kiện cơ sở, cả hai footprint sẽ được chuyển sang PCB. Khi đó bạn phải quyết định cách bố trí hai footprint trên PCB. Lưu ý rằng cả hai footprint sẽ có cùng designator, vì chỉ có một trong hai linh kiện được lắp tại một thời điểm. Hoạt ảnh dưới đây cho thấy cách xử lý tình huống này khi một biến thể dùng SRAM BGA, còn biến thể kia dùng SRAM TSOP.

Trong cài đặt của một biến thể cụ thể, bạn có thể chọn dùng symbol và/hoặc footprint không thay đổi cho các linh kiện đã chọn linh kiện thay thế.

Thay đổi loại linh kiện

Khả năng chọn linh kiện thay thế không bị giới hạn ở việc chọn cùng loại linh kiện, vì vậy bạn có thể có một linh kiện cơ sở là điện trở, chẳng hạn, rồi định nghĩa một linh kiện thay thế là tụ điện. Điều quan trọng là phải nhận thức được các hệ quả của loại linh kiện thay thế này:

• Designator – chỉ có một designator cho mỗi linh kiện logic cơ sở, và designator này được dùng cho mọi biến thể. Ví dụ, nếu một điện trở được thay bằng một tụ điện, bạn có thể cân nhắc dùng tiền tố designator đặc biệt để biểu thị điều này, chẳng hạn như R_C hoặc R-C.

• Pins – linh kiện thay thế phải có cùng số chân với linh kiện cơ sở, và các chân này phải ở cùng vị trí và cùng loại điện. Một cảnh báo sẽ xuất hiện nếu các điều kiện này không được đáp ứng.

Thiết kế đa kênh

Main article: Thiết kế đa sheet và đa kênh

Thiết kế đa kênh cho phép bạn chỉ định một trang schematic đơn lẻ, hoặc một cây các sheet, để được lặp lại, về cơ bản là nhân bản một phần của thiết kế nhiều lần. Không cần sao chép và dán thủ công vì phần mềm quản lý quy trình nhân bản, trong khi bạn định nghĩa phương pháp annotation dùng để nhận diện các linh kiện được lặp lại.

Trong Altium Designer, với thiết kế đa kênh, khả năng thay thế một linh kiện cơ sở bằng một linh kiện hoàn toàn khác được hỗ trợ cho biến thể được chọn.

Trong hoạt ảnh, biến thể BGA có hai SRAM được lắp, trong khi biến thể TSOP có bốn SRAM được lắp. Điều này đạt được bằng cách không lắp một trong hai kênh bộ nhớ trong biến thể BGA.

Xét theo kênh, một biến thể có thể có các linh kiện được thay đổi giữa các all channels hoặc trong một specific channel, bao gồm việc thay đổi trạng thái lắp/không lắp linh kiện, thay đổi các tham số linh kiện cụ thể, hoặc dùng linh kiện thay thế.