Конечно, при разработке печатных плат посредством Altium Designer (далее — AD) возможен подход, при котором сначала проектируется печатная плата (далее — плата), а все действия, связанные с формированием конструкторской документации (далее — КД), предпринимаются после ее разработки. Однако AD — САПР сквозного проектирования. А это значит, что он позволяет автоматизировать не только процессы создания схем и плат, но и процесс оформления КД.
КД состоит из текстовых документов (в том числе перечня со спецификацией) и графических — схем и чертежей. В этой статье мы расскажем, как автоматизируется процесс формирования графической части КД (далее — графической КД).
Как и любой высококачественный профессиональный инструмент, AD требует тонкой настройки прежде чем сможет выдавать «на гора» результат. Так что все действия по формированию КД, соответствующей ЕСКД, можно разделить на три основные группы:
В третьем пункте этого списка не зря применено слово «доработка». Ведь при соответствующе настроенной программе, правильно подготовленных шаблонах и грамотно сформированных библиотеках графическая КД формируется в процессе разработки изделия примерно на 80%. И только на оставшиеся 20% приходятся действия, которые в принципе невозможно автоматизировать.
Настройка программы и подготовка шаблонов хоть и разные действия, но выделены в одну группу, потому что совершаются они только один раз. Выполнение этих действий обеспечивает 50% всей автоматизации.
Оставшиеся 50% обеспечиваются правильным формированием библиотечных компонентов. Эти действия выполняются один раз для каждого нового компонента. Тут уже заметна тенденция к повторению процедур. Но даже в этом случае существуют механизмы, значительно облегчающие и ускоряющие труд разработчика, о чем также будет рассказано ниже.
Первый же «подводный камень», с которым сталкивается пользователь при оформлении документации, — шрифты.
Как следствие, для правильного выполнения КД необходимо сначала выбрать шрифт, а после этого для каждого размера из пункта 2.2
Рассмотрим только те настройки, которые имеют отношение к теме статьи. Все настройки AD выполняются в окне Preferences, открывающемся по команде DXP → Preferences. Все настройки схемного редактора доступны в расположенном слева дереве настроек в разделе Schematic.
Долгое время у пользователей AD существовала проблема позиционного обозначения многовентильного компонента — ГОСТ требует отделять номер вентиля с помощью точки, а пользователи могли применять только двоеточие. Проблема была решена в 13-й версии AD. Чтобы включить в качестве разделителя точку, необходимо перейти в раздел Schematic → General. Здесь нас интересует выпадающее меню в расположенной сверху и справа области Alpha Numeric Suffix — в нем нужно выбрать строку Numeric, separated by a dot '.' (рис. 1).
Далее переходим в раздел Schematic → Graphical Editing. Тут в области Options необходимо выставить две галочки (рис. 2). Первая из них — Convert Special Strings. В Altium активно используются так называемые «специальные строки». Эти строки начинаются символом = и представляют собой ссылку или выражение. К примеру, подобные строки будут использованы в шаблонах листов для вывода фамилий, которые будут передаваться туда в виде параметров.
Включение галочки Convert Special Strings укажет программе, что при наличии подобных строк в зависимости от их содержимого необходимо отображать на схеме либо то, на что указывает ссылка, либо результат вычисления выражения. Вторая галочка, которая должна быть включена, — Display Strings as Rotated. Это сообщит программе, что любая строка должна отображаться под тем углом, на который она повернута. К примеру, расположить текстовую строку в перевернутом виде можно только включив эту галочку — иначе строка не перевернется.
По умолчанию в AD используется дюймовая система измерения. Чтобы включить метрическую, нужно перейти в раздел Schematic → Default Units (рис. 3) и выставить галочку Use Metric Unit System. Для выбора миллиметров в качестве единиц измерения в выпадающем меню Metric Unit Used следует выбрать строку Millimeters.
Теперь настроим конфигурацию примитивов. Тут необходимо уточнить терминологию. Большинству пользователей термин «примитив» знаком по САПР машиностроительного или общего направлений, где он обозначает простейшие геометрические элементы — линии, прямоугольники, окружности и другие. В AD этот термин имеет расширенную трактовку: он обозначает все элементы, из которых состоят схемы, платы и чертежи: — линии, окружности, текстовые строки, выводы УГО (далее — пины)
В случае схемного редактора мы настраиваем те свойства примитивов, которые непосредственно влияют на внешний вид схем. А поскольку схемы по сути состоят из простейших геометрических элементов (линий, дуг, окружностей
Для настройки примитивов перейдем в раздел Schematic → Graphical Editing (рис. 4). В окне этого раздела внизу расположены вкладки Mils и MMs. Раз мы работаем в метрической системе, нам нужно переключиться на вкладку MMs. Для облегчения поиска и выбора примитивов раскроем расположенный слева и сверху выпадающий список Primitive List и выберем в нем пункт Wiring Objects. В окне Primitives останутся только те примитивы, из которых строятся линии связи.
Для начала настроим примитив Bus, с помощью которого формируется шина. Для того чтобы отредактировать свойства примитива, нужно дважды щелкнуть по нему левой клавишей мыши, в результате чего откроется окно его свойств. Некоторые документы рекомендуют рисовать групповые шины линией вдвое толще линий связи. Поэтому в строке Bus Width раскроем выпадающий список и выберем пункт Medium (рис. 5). Аналогичным образом для примитивов Bus Entry (вход в шину) и Wire (линия связи) выставим толщину линий small.
Для примитива Net Label (метка цепи) нужно настроить тип и размер шрифта. Внизу окна его настроек расположена строка Font, в которой отображена текущая настройка шрифта (рис. 6). Нужно щелкнуть по этой строке левой клавишей мыши и в открывшемся окне выбрать новый шрифт и его параметры. Как упоминалось выше, в нашем случае это GOST type B, начертание — обычный, размер — 17.
Теперь перейдем к настройке примитивов рисования. Для этого в выпадающем списке Primitive List выберем пункт Drawing Objects. Для примитивов Arc, Bezier, Ellipse, Elliptical Arc, Line, Pie, Polygon, Rectangle и Round Rectangle переопределим толщину линий значением small. В зависимости от примитива это свойство может называться Line Width, Border Width или Curve Width. Для примитива Text String настроим принятый для всех схемных элементов шрифт — в нашем случае это также GOST type B, обычный, 17.
Приступим к настройке примитивов, которые относятся непосредственно к УГО. Для этого в выпадающем списке Primitive List выберем пункт Library Objects. Примитивы Comment (комментарий) и Designator (позиционное обозначение) являются параметрами, для них нужно настроить шрифт. Параметры те же, что указаны выше, только в этот раз строка Font находится в центре окна настроек (рис. 7).
Последний примитив, который осталось настроить, — пин. Он так и называется — Pin. Для него в окне Pin Properties (рис. 8) нужно переопределить длину, шрифт номера и шрифт имени. Длина пина прописывается в строке Length области Graphical, выставим здесь значение «5mm». Чтобы для имени пина переопределить шрифт, нужно активировать галочку Use local font setting, расположенную в нижней части области Name Position and Font. После активации этой галочки станет активной расположенная правее нее строка, отображающая текущие параметры шрифта. Щелчок левой клавишей мыши по этой строке откроет уже знакомое окно выбора параметров шрифта. Переопределение шрифта для номера пина аналогично, выполняется в области Designator Position and Font.
Любые изменения свойств примитивов возможны не только на этапе предварительной настройки программы, но и в процессе разработки. При этом AD организован таким образом, что соответственно этим изменениям «на лету» меняются и свойства примитивов, заданные по умолчанию. Однако такое обновление «умолчательных» значений можно заблокировать включением галочки Permanent, расположенной в правой части раздела настроек Default Primitives. Естественно, данная галочка не отменяет возможность изменения примитивов в процессе работы над схемой или библиотекой.
Бывает, что пользователю приходится работать по разным стандартам или по разным вариациям одного стандарта. В таком случае, конечно, нужно перенастраивать все соответствующие свойства примитивов. Для таких ситуаций разработчики AD предоставили пользователям возможность сохранения текущей конфигурации примитивов во внешнем файле и загрузки ранее сохраненных. Для этого в правой верхней части окна настроек Default Primitives расположены кнопки Load… и Save As… Благодаря этой функции можно сформировать любое количество конфигураций примитивов и, загружая их по мере необходимости, не тратить время на выполнение перенастройки.
Система измерений является свойством не PCB-редактора, а PCB-документа. По этой причине рекомендуется настраивать PCB-редактор при открытом PCB-документе с выставленной в последнем метрической системой измерений. Лучше всего, если будет открыта хотя бы частично растрассированная плата.
Все интересующие нас настройки также выполняются в окне Preferences. Однако, в отличие от схемного редактора, в данном случае нас интересует настройка только некоторых примитивов — размеров, таблицы отверстий и выносных видов. Все остальные примитивы и параметры PCB-редактора не имеют прямого отношения к формированию чертежей. Поэтому сразу переходим в раздел PCB editor → Defaults.
Подавляющее большинство чертежей электронных изделий выполняется в масштабе увеличения. А AD организован таким образом, что формирование чертежных видов производится непосредственно на графике платы. То есть все аннотации (размеры, выноски, координатные сетки
В первую очередь займемся настройкой размеров. Все примитивы, связанные с размерами, можно найти в группе Dimension окна Primitive Type. Откроем окно настроек линейного размера Linear Dimension (рис. 9). Чтобы размерная линия всегда начиналась от своего опорного элемента, в строке Pick Gap выставим нулевое значение — «0mm».
Перейдем в область Properties. В строке Format нужно выбрать вариант без указания единиц измерения (например, «0,00»), так как именно этот вариант соответствует
Перейдем к настройке таблицы отверстий — Drill Table (рис. 10). Перед этой настройкой лучше открыть растрассированную плату, тогда появится возможность настроить больше свойств. ЕСКД не регламентирует в жесткой форме построение таблицы отверстий, но в
Настроим выносные виды — Design View (рис. 11). Поскольку в нашей статье мы описываем настройку под масштаб 2:1, пропишем в окошке Scale значение «2». В окошке Title области Title нужно убрать любую запись, так как эта запись отображается под чертежным видом, что не соответствует ЕСКД. В области Properties нужно убедиться, что переключатель находится в положении This document, так как выносные виды мы будем создавать в том же документе, где находится сама плата. На этом настройку выносных видов и вообще нужную нам настройку AD можно считать законченной.
Аналогично настройке схемных примитивов, настройки примитивов редактора печатных плат можно «заморозить» от изменения «на лету» с помощью галочки Permanent.
Главное, что необходимо для формирования базы библиотек, чьи компоненты содержат правильные УГО, — наличие под рукой соответствующих ГОСТов, относящихся к ЕСКД. Этот набор документов содержит все сведения для правильного построения схемных библиотечных компонентов.
Что касается AD, то большинство рекомендаций по формированию базы библиотечных компонентов приведено выше в разделе, посвященном настройке схемного редактора. Повторять их не будем, ограничившись краткой «выжимкой» из всего сказанного:
ГОСТ 2.743−91 оговаривает, что шаг выводов микросхем должен быть не менее 2 мм. С учетом выбранного шрифта и инструментария AD наиболее удобным представляется шаг пинов, кратный 5 мм.
Есть еще один важный принцип работы по созданию библиотеки компонентов — нужно максимально применять принцип копирования компонентов при создании нового библиотечного компонента. Наиболее очевиден этот принцип при работе с дискретными электронными компонентами: резисторами, конденсаторами, транзисторами, диодами и другими. Каждая из групп дискретных компонентов имеет одинаковые УГО, поэтому нет смысла рисовать их каждый раз при создании нового компонента. Гораздо проще и быстрее скопировать существующий и изменить у него один или несколько параметров (а также, возможно, заменить посадочное место), чтобы получить новый библиотечный компонент. То же самое относится и к микросхемам, хотя тут все немного сложнее. Разница в том, что зачастую УГО новой микросхемы отличается от тех микросхем, что уже имеются в библиотеках. Но даже в таком случае гораздо быстрее скопировать существующую микросхему и изменить ее начертание, чем формировать УГО «с нуля».
Чтобы обеспечить автоматизацию формирования сборочных чертежей, нужно к каждому посадочному месту добавить рисунок компонента, который будет использован для формирования сборочного чертежа. Но прежде чем перейти к формированию посадочных мест, нужно забежать вперед и слегка коснуться вопроса формирования чертежей плат и сборочных чертежей в AD. Как известно, AD предоставляет пользователям для работы несколько типов слоев. Один из таких типов — «механические» слои. Их предназначение — содержание информации, непосредственно не связанной с платой. Именно в этих слоях и происходит построение чертежей — в них мы формируем всё, что относится к чертежам: выносные виды, размеры, рамки с основными надписями, аннотации, пояснения. А после этого либо посредством команд печати, либо с помощью файлов типа *.OutJob формируем вывод чертежей на печать или в PDF.
По умолчанию «механические» слои обозначаются как Mechanical X, где X — номер слоя. AD предлагает 32 таких слоя. Каких-либо жестких правил, задающих соответствие слоев определенному типу информации, не существует. Однако в рамках предприятия имеет смысл создать некий регулирующий документ, определяющий принадлежность того или иного слоя. В нашем же случае в качестве примера используем назначение слоев, приведенное в таблице 2. Так как для формирования сборочных чертежей мы «зарезервировали» слои Mechanical 3 и Mechanical 4, то в редакторе посадочного места необходимо включить слой Mechanical 3, в котором мы и сформируем рисунок компонента для сборочного чертежа. Более подробно вопрос формирования набора слоев мы рассмотрим позже.
GOST type B | ||
---|---|---|
Высота заглавной буквы в соответствии с |
Размер в схемном редакторе, пункты | Размер в PCB-редакторе, мм |
7 | 43 | 11,9 |
5 | 34 | 8,5 |
3,5 | 24 | 5,95 |
2,5 | 17 | 4,25 |
1,75 | 2,97 | |
1,25 | 2,13 | |
Имя слоя по умолчанию | Имя слоя после переименования | Назначение слоя |
Mechanical 1 | M1 Top 3D | Габариты подключенных STEP-моделей на верхнем слое |
Mechanical 2 | M2 Bot 3D | Габариты подключенных STEP-моделей на нижнем слое |
Mechanical 3 | M3 Top assy | Верхняя сторона платы со всеми ее компонентами на сборочном чертеже |
Mechanical 4 | M4 Bot assy | Нижняя сторона платы со всеми ее компонентами на сборочном чертеже |
Mechanical 5 | M5 Templates | Рамки и основные надписи |
Mechanical 6 | M6 Top assy anno | Аннотации сборочного чертежа верхней стороны платы |
Mechanical 7 | M7 Bot assy anno | Аннотации сборочного чертежа нижней стороны платы |
Mechanical 8 | M8 Top board anno | Аннотации чертежа верхней стороны платы |
Mechanical 9 | M8 Bot board anno | Аннотации чертежа нижней стороны платы |
Оперирование слоями доступно в окне View Configuration. В редакторе посадочных мест оно открывается командой Tools → Layers & Colors… (горячая клавиша L). В этом окне на вкладке Board Layers And Colors сверху и справа расположена таблица механических слоев. Под этой таблицей расположена галочка Only show enabled mechanical Layer. Снятие этой галочки приведет к отображению в таблице всех 32 слоев. Чтобы слой Mechanical 3 стал активным, напротив него нужно включить галочки в графах Show и Enable (рис. 12). После этого можно снова включить галочку Only show enabled mechanical и выйти из окна View Configuration с помощью кнопок Apply и OK.
Теперь с помощью примитивов можно приступить к формированию рисунка компонента, который будет отображаться на сборочном чертеже (рис. 13). В соответствии с
На этом можно считать рекомендации по настройке AD и формированию библиотечных компонентов законченными. В следующей статье мы пройдем по остальным вопросам автоматизированного формирования конструкторской документации, соответствующей ЕСКД.