Altium Designer — система сквозного проектирования
Анализ целостности сигналов (Signal Integrity)
Компания Altium Limited (от лат. Altium — высота, рост) — один из ведущих разработчиков систем автоматизированного проектирования радиоэлектронных устройств. Штаб-квартира компании, основанной в 1985 году, находится в австралийском городе Сиднее, филиалы открыты в Европе, США, Японии и Китае, партнеры работают во всех основных регионах мира. Программные продукты Altium Ltd, такие как Altium Designer, P-CAD и Tasking, широко известны во всем мире.
Одна из основных разработок компании — САПР PCAD — предназначена для проектирования многослойных печатных плат вычислительных и радиоэлектронных устройств. Эта программа очень популярна среди российских специалистов, однако ее функциональные возможности не в полной мере отвечают потребностям современного разработчика радиоэлектронной аппаратуры.
В 2008 году фирма Altium официально заявила о прекращении поставок PCAD и предложила использовать программу Altium Designer, которая появилась в 2000 году и первоначально называлась Protel. Текущая версия пакета получила название Altium Designer Summer 09. Лицензированных пользователей PCAD компания заверяет, что благодаря развитым средствам конверсии форматов данных они не будут испытывать неудобств при переходе с одной системы на другую.
Altium Designer представляет собой систему сквозного автоматизированного проектирования электронных средств (РЭС) на базе печатных плат и программируемых логических интегральных схем (ПЛИС). Принцип сквозного проектирования подразумевает передачу результатов одного этапа проектирования на следующий этап в единой проектной среде (Altium Designer использует интегрированную платформу Design Explorer). При этом изменения, вносимые на любом этапе, должны отображаться во всех частях проекта. Такой принцип позволяет разработчику контролировать целостность проекта, отслеживать изменения и синхронизировать их.
Altium Designer (рис. 1) состоит из нескольких структурных модулей и охватывает все основные этапы проектирования РЭС — от разработки электрической схемы и описания ПЛИС до подготовки платы к производству. Интерфейс программы русифицирован.
Рис. 1
Редактор схем
Одним из основных направлений работы Altium Designer является построение иерархических схем. Это позволяет легко преобразовывать огромные сложные схемы в набор простейших подсхем и использовать готовые наработки (рис. 2). Устройства на базе ПЛИС можно представить и как VHDLописание, и в виде принципиальной схемы с использованием библиотек готовых логических устройств. Все подсхемы иерархической структуры привязаны к определенной области на плате (Room), что значительно упрощает работу конструктора.
Рис. 2
При разработке электрических принципиальных схем существует возможность задавать конструктивные параметры будущей платы, например формировать классы цепей, группы компонентов, описывать дифференциальные пары. На созданные классы цепей и дифференциальные пары можно сразу установить ограничительные правила, такие как длина и толщина проводника, а также значение импеданса.
 |
|
Редактор библиотек
Библиотеки программы содержат более 80 тыс. компонентов, которые постоянно обновляются. Предусмотрен импорт готовых библиотек из PCAD 200Х и других программ. Кроме того, существует возможность создавать собственные библиотеки символов, посадочных мест, трехмерных моделей и текстовых SPICEмоделей.
Создавать библиотечные элементы можно с помощью специального мастера: последовательно вводя информацию, вы быстро получите готовый компонент (рис. 3).
Рис. 3
Очень удобная функция Altium Designer позволяет извлекать из готового проекта информацию о компонентах и формировать библиотеки на ее основе. Этот инструмент особенно полезен при работе с проектами, которые получены от сторонних разработчиков, применяющих собственные библиотеки компонентов.
|
|
Моделирование
В состав Altium Designer Summer 09 включена программа моделирования, которая позволяет анализировать аналоговые, цифровые и смешанные схемы. Цифроаналоговое моделирование на базе SPICE 3f5/XSpice, к которому можно приступать сразу же по окончании создания принципиальной схемы, позволяет разработчику анализировать схему, изменять параметры и проводить статистический анализ (рис. 4).
Рис. 4
Результаты компьютерного анализа, как правило, идентичны результатам, получаемым при макетировании, а смоделированное поведение устройств в точности воспроизводит работу реального изделия. В расчете учитываются почти все реальные параметры (для цифровых схем — задержка распространения, время установки и удержания, учет нагрузки на всех выводах устройств и т.д.). Для всестороннего тестирования и анализа схемы пользователю предоставлено более 20 тыс. математических моделей.
Для моделирования проектов на ПЛИС компания Altium Ltd предлагает использовать плату отладки и макетирования NanoBoard (рис. 5): реализованная в этом решении инновационная технология Live Design (так называемое живое проектирование) позволяет отладить проект на этапе создания принципиальной схемы.
При реализации ПЛИСпроекта на NanoBoard рабочее место разработчика фактически превращается в электронную лабораторию, что обеспечивает возможность протестировать проект в рамках Altium Designer.
Рис. 5
|
|
Анализ целостности сигналов (Signal Integrity)
На уровне создания принципиальной схемы может быть выполнен предварительный расчет импеданса и возможных отражений. Эта функция позволяет избежать возможных проблем еще до начала компоновки и трассировки печатной платы. Импеданс, отражения и возможные перекрестные отражения могут быть уточнены и на заключительных этапах разработки, при контроле топологии. Анализ целостности сигналов может быть проведен при верификации (функция DRC) топологии непосредственно в редакторе плат. Критерии оценки качества сигналов задаются специальными правилами проектирования из категории Signal Integrity. При пакетной проверке запускается система моделирования сигналов в проводниках платы и, если паразитный сигнал превышает определенный уровень, генерируется и заносится в отчет информация о нарушении. В дальнейшем это нарушение служит основанием для более подробного анализа электромагнитной совместимости.
|
|
Редактор печатных плат
С помощью мощной, полностью наглядной системы задания и проверки правил проектирования конструктор получает полный контроль над процессом трассировки (рис. 6). Все правила проектирования, учитываемые в редакторе печатных плат, сгруппированы в десять категорий: правила трассировки, производства, проектирования высокочастотных блоков, разводки дифференциальных пар и т.д. Используя технологию запросов, пользователь может описать область действия правила, а также определить его приоритет.
Рис. 6
Система Altium Designer предлагает пользователю достаточный набор инструментов, позволяющих выполнять трассировку печатных плат как в автоматическом, так и в полуавтоматическом (интерактивном) режиме.
В режиме интерактивной трассировки используются следующие технологии: Push and Shove, позволяющая расталкивать уже проложенные проводники и переходные отверстия; Walkaround, располагающая трассы максимально близко к существующим; Hugging, уплотняющая существующую топологию вновь прокладываемой дорожкой.
Наличие такого инструмента, как Electrical Grid, позволяет прокладывать сегменты проводников непосредственно из центров электрических объектов (контактных площадок, переходных отверстий) или концов существующих проводников, что значительно упрощает трассировку посадочных мест, созданных в разных системах измерения.
Для автоматической трассировки плат в состав пакета встроен топологический трассировщик Situs, основным преимуществом которого является полностью управляемый и настраиваемый вручную алгоритм. Процесс трассировки платы управляется сложными наборами правил проектирования, регламентирующими зазоры между проводниками на разных слоях платы, их ширину, типы переходных отверстий, приоритетное направление на слое и многое другое.
Топологические алгоритмы трассировки позволяют эффективно выполнять разводку платы даже при использовании компонентов сложной формы. Одновременно осуществляется непрерывный контроль правил проектирования DRC, что позволяет разработчику сосредоточиться на проекте.
Система Altium Designer имеет мощные средства автоматического и интерактивного размещения компонентов.
|
|
Работа с трехмерными моделями
В Altium Designer Summer 09 существует возможность просмотра трехмерного вида проектируемой платы. Разработчик может вывести на монитор реальный вид платы с компонентами, оценить ее сопряжение с механическими деталями конструкции и внести необходимые изменения (рис. 7).
Рис. 7
|
|
Возможности импорта
Перенос проекта электронного изделия из одной среды проектирования в другую всегда был одной из сложнейших задач. Если разработчик одновременно работает с другой САПР либо получает проект от сторонних разработчиков, ему просто необходима возможность импорта схемы или проекта платы в систему Altium Designer.
Встроенный помощник импорта (Import Wizard) позволяет импортировать схемы, платы, библиотеки, выполненные с помощью систем PCAD, OrCAD, PADs, DxDesigner, Allegro PCB, и преобразует их в проекты Altium Designer (рис. 8).
Рис. 8
Пакет Altium Designer позволяет вести работу с моделями в формате STEP и таким образом добавлять детали, созданные в любой из программ твердотельного моделирования (SolidWorks, ProE, КОМПАС и т.д.).
|
|
Модуль CAMtastic
Готовый проект печатной платы в виде наборов Gerber и NC Drillфайлов передается в специальный модуль CAMtastic, где осуществляется первичная подготовка производства. Здесь реализована возможность технологического анализа топологии и автоматического устранения большинства ошибок. CAMtastic позволяет редактировать топологию, выполнять мультиплицирование и выпускать управляющие файлы для аппаратуры электроконтроля и монтажа компонентов.
|
|
Выходная документация
Заключительный этап проектирования — выпуск конструкторской документации. Редактор печатных плат Altium Designer располагает традиционными возможностями импорта/экспорта файлов в стандартных форматах DWG и DXF, что позволяет добавлять на чертеж заранее заготовленные элементы оформления или контур печатной платы и передавать проект в механические САПР (AutoCAD, nanoCAD и др.) для дальнейшего оформления документации. Существует также ряд профильных приложений, которые упрощают выпуск чертежей в соответствии с ЕСКД и требованиями ГОСТ (nanoCAD Механика и др.).
Система Altium Designer предоставляет пользователю широкий набор средств генерации различных отчетов, в том числе BOM (Bill of Material). На его основе довольно просто оформить перечни элементов и спецификации по ЕСКД с помощью утилит отечественной разработки (Документатор, TDD и др.).
Кроме того, в сложных проектах, содержащих несколько PCBдокументов, отчеты могут быть сформированы как для отдельных плат, так и для проекта в целом.
***
Altium Designer поддерживает два монитора с рекомендуемым разрешением 1280Ѕ1024 (рис. 9). Для того чтобы воспользоваться вторым монитором, необходимо выбрать в настройках экрана опцию Расширить рабочий стол на второй монитор. После этого можно использовать один монитор для работы с Altium Designer, а второй — для остальных приложений. Также имеется возможность открыть разные приложения Altium Designer на двух экранах: например, на одном мониторе схему, а на другом — плату.
Рис. 9
От новых пользователей Altium Designer, конечно же, потребуется обстоятельное знакомство с его инструментами. А квалифицированные консультации, касающиеся приобретения программы и максимального использования ее возможностей, предоставят специалисты компании «Нанософт» — официального дистрибьютора компании Altium на территории СНГ и стран Балтии.
|
|
