Co nowego w programie Altium Designer 15?

Rys. 1. Cztery pamięci RAM DDR2 połączone w topologii "Balanced T"

Dostępna od listopada 2014 r. kolejna odsłona sztandarowego produktu firmy Altium potwierdza, że rozwój programu ukierunkowany jest na funkcje związane z projektowaniem PCB z naciskiem na zagadnienia high-speed, oczekiwane przez wielu użytkowników. Teraz projektowanie obwodów, zawierających np. pamięci DDR, jest znacznie łatwiejsze i szybsze.

Firma Altium, znana z innowacyjności, wprowadza również obsługę nowych formatów plików wyjściowych Gerber X2 oraz IPC-2581, które z czasem wyprą stary Gerber RS-274x. Szereg innych, większych i mniejszych usprawnień, jest kolejnym ukłonem w stronę użytkowników i wszystkich, poszukujących dobrego narzędzia do projektowania PCB.

xSignals

Rys. 2. Wybór dwóch padów należących do różnych sieci, do utworzenia XSignal

Wraz ze wzrostem szybkości przełączania układów, zachowanie integralności sygnałów i spełnienie wymagań czasowych staje się wyzwaniem. Zachowanie integralności sygnałów osiąga się, prowadząc połączenia z kontrolą impedancji, realizowaną przez dokładne zaprojektowanie stosu warstw PCB i szerokości ścieżek na poszczególnych warstwach.

Ograniczenia czasowe spełnia się przez dopasowanie długości ścieżki sygnału. Dla prostych połączeń, prowadzących od punktu wyjściowego do wejściowego, wyliczenie i porównanie długości jest proste. Zagadnienie się komplikuje, jeśli mamy szeregowe elementy na ścieżce sygnału lub gdy łączy ona więcej niż dwa punkty z wykorzystaniem topologii "T" albo "fly-by" (rys. 1).

Rozwiązaniem problemu zaproponowanym przez Altium jest wprowadzenie obiektu nazwanego xSignal oraz szeregu funkcji, pozwalających na ich tworzenie i stosowanie do konstruowania reguł projektowych, dopasowania długości itd. xSignal jest definiowaną przez użytkownika ścieżką sygnału pomiędzy dowolnymi dwoma punktami, które mogą należeć do tej samej lub różnych sieci (rys. 2).

Rys. 3. Okno dialogowe do szybkiego tworzenia wielu xSignals i dodawania ich do klasy połączeń

Można je tworzyć na kilka sposobów, np. przez wskazanie dwóch wyprowadzeń elementów, pomiędzy którymi zamierza się poprowadzić krytyczne połączenie. Inna możliwość to posłużenie się kreatorem xSignals, który za pomocą okna dialogowego Create xSignals Beetwen Components umożliwia tworzenie zestawów wielu ścieżek sygnału jednocześnie i grupowanie ich w klasy xSignals.

Bazując na utworzonych tak ścieżkach sygnału, konstruuje się reguły projektowe, opisujące ograniczenia długości połączeń czy różnice w długości pomiędzy kilkoma połączeniami, ułatwiające ich wyrównanie. W ten sposób rozwiązuje się problem ograniczeń czasu propagacji i fazy sygnału, który dociera od źródła do punktu przeznaczenia.

Warto dodać, że precyzyjne dopasowanie długości może przebiegać prawidłowo, tylko jeśli obliczenia długości ścieżki sygnału są dokładne. Dlatego też kalkulator długości połączeń zaimplementowany w programie uwzględnia wiele szczegółów, takich jak grubość warstw laminatu, parametry przelotek - także ślepych i zagrzebanych, sposób podłączenia do padów i wiele innych, dając możliwie precyzyjne wyniki (rys. 4 i rys. 5).

Obsługa formatów IPC-2581 i Gerber X2

Rys. 4. Dopasowanie długości dla pary sygnałów TX z ostrzeżeniem widocznym w bocznym panelu

Stary standard Gerber ma już ponad 30 lat i jest akceptowany przez wszystkich producentów płytek drukowanych. Niestety ma on też liczne ograniczenia. Każdy, kto ma kilka lat doświadczenia z produkcją PCB w oparciu o standard RS-274X, na pewno doświadczył różnych problemów i opóźnień z powodu złej interpretacji niepełnych danych przez producentów PCB. Stąd firma Altium uznała, że już najwyższy czas na zmianę i wprowadzenie nowych formatów wymiany danych, które zapewnią lepszą komunikację z wytwórcami.

Altium Designer 15 obsługuje dwa nowe formaty plików wyjściowych: IPC-2581 i Gerber X2.

Pierwszy jest rozwijany przez stowarzyszenie IPC i firma Altium jest członkiem konsorcjum IPC-2851, które zajmuje się rozwojem tego standardu. Najpiękniejszą zaletą IPC-2581 jest to, że generuje on jeden plik XML, który może zawierać wszystkie dane potrzebne do wytworzenia i montażu płytki drukowanej (rys. 6).

Rys. 5. Dokładne długości, liczone dla przelotek pomiędzy poszczególnymi warstwami

Gerber X2 jest rozszerzeniem istniejącego formatu Gerber RS-274X, wprowadzającym niektóre z tych samych korzyści, które oferuje IPC-2581, przez dodanie brakujących informacji, takich jak definicja stosu, atrybuty padów i przelotek, ścieżki z kontrolą impedancji itp. Gerber X2 zapewnia wsteczną kompatybilność ze starym formatem Gerber.

Obsługa formatu IDX

Rys. 6. Okno ustawień OutJob z widocznymi wieloma formatami plików wyjściowych

Wymiana danych pomiędzy konstruktorami mechaniki i elektroniki jest zagadnieniem rozwiązywanym na różne sposoby.

Altium Designer od dawna obsługuje popularny format STEP, który zapewnia wymianę danych ECAD/MCAD na poziomie dla wielu użytkowników wystarczającym i jest obsługiwany przez większość programów CAD dla mechaników.

Nowy Altium Designer obsługuje także format IDX, który może eksportować tylko informacje o zmianach, zamiast całego modelu płyty.

Rozszerzona obsługa wariantów

Rys. 7. Fragment PCB dostosowany dla dwóch wariantów układu U1

Także obsługa projektów wariantowych została zaimplementowana przez Altium dość dawno i jest udoskonalana z wersji na wersję. Najnowszym rozszerzeniem, wprowadzonym wraz z AD15, jest możliwość wyboru elementów o różnych obudowach dla różnych wariantów projektu.

Takie rozwiązania znajduje zastosowanie na przykład w urządzeniach, wyposażonych w różnej wielkości pamięci RAM. Płytka drukowana, wykonana dla dwu wariantów różniących się wielkością układu pamięci, musi pozwalać na montaż dwóch różnych elementów w tym samym miejscu obwodu drukowanego (rys. 7).

Obiekty OLE na PCB

Kolejną nowością, rozszerzającą możliwości tworzenia dokumentacji projektowej, jest obsługa obiektów OLE w edytorze PCB (rys. 8). Umożliwia ona osadzenie w dokumencie danych dostarczanych przez inne aplikacje z interfejsem Windows OLE wraz z zachowaniem łącza do aplikacji źródłowej.

Pozwala to na ich ponowną edycję w programie, w którym zostały utworzone, i przekazanie do PCB zaktualizowanej wersji. Typowymi obiektami, które mogą zostać osadzone na PCB, są dokumenty Excel, Word czy obiekty graficzne. Lista obsługiwanych typów plików obejmuje m.in. formaty CSV, XLS, DOC, RTF, 8-bitowe BMP oraz JPG.

I inne...

Rys. 8. Zestaw obiektów OLE na PCB - grafika, arkusz kalkulacyjny, dokument Word (tekst)

Cały szereg innych większych lub mniejszych usprawnień, jak obsługa prostokątnych otworów w padach, eksport IDF z obsługą Unicode (wymagany m.in. przez standardy GHOST), ulepszony edytor OuJob, obsługa najnowszego Xilinx Vivado 2014, niezależne orientacje w widokach 2D i 3D na PCB - tworzą nowy i jeszcze lepszy Altium Designer 15.

Nie zapomniano również o wydajności i wiele z funkcji dostępnych w programie zoptymalizowano, dzięki czemu są teraz realizowane szybciej. Przyspieszono m.in. pracę edytora schematów, szybkość wyświetlania dużych arkuszy i działanie niektórych funkcji edycyjnych. Podobnie w edytorze PCB zoptymalizowano szybkość aktualizacji elementów z bibliotek lub bazy danych, okno Object Class Explorer otwiera się szybciej, usprawniono obsługę powiększonych fontów na monitorach z dużym DPI.

Cały szereg innych poprawek został szczegółowo opisany na stronach www.altium.com, dokąd odsyłam wszystkich zainteresowanych szczegółami lub chcących zapoznać się z programem, korzystając z 30-dniowej, bezpłatnej wersji ewaluacyjnej.

Grzegorz Witek
Computer Controls Sp. z o.o.
www.ccontrols.pl