CADmaster

На конкурентном рынке, таком как проектирование электроники, важно найти отличительную особенность, которая будет выделять вас среди конкурентов.

Оторвитесь от традиционной рутины и воспользуйтесь новейшими методами проектирования, которые успешно применяются во всем мире. Используйте современные технологии для претворения ваших проектов в жизнь. Работайте с умными комплексными решениями, которые уже завтра станут стандартом! Расширяйте горизонты ваших проектных возможностей!

Altium Designer — это уникальное и давно уже популярное у российского пользователя программное средство, предоставляющее все необходимые инструменты для решения инженерных задач и создания электронных устройств (РЭС), которые меняют мир.

Altium Designer 15 предоставляет возможность использования самых передовых технологий в области проектирования электронных устройств, состоящих из одной или нескольких печатных плат.

При создании Altium Designer компания Altium реализовала революционные решения:

• сформировала интегрированную библиотеку электронных компонентов и обеспечила поддержку работы с ней;
• впервые реализовала проведение всего процесса проектирования и отладки устройства в единой программной среде, чтобы результаты одного этапа проектирования передавались на следующий этап; при этом разработчик лишь отслеживает и синхронизирует произведенные правки и контролирует целостность проекта, а вносимые на любом этапе изменения отображаются во всех других частях проекта. В результате отлаженный, согласованный и полностью предсказуемый прототип устройства создается задолго до его физического воплощения.

В новом поколении Altium Designer компания Altium основной упор сделала на дальнейшем развитии инструментов для работы с высокоскоростными платами, реализовала возможность проектирования гибко-жестких плат и плат со встраиваемыми компонентами. При этом самое пристальное внимание было уделено специфическим требованиям российского рынка, обусловленным жесткими национальными стандартами.

Кроме того, компания Altium продолжает развивать глубоко интегрированную с Altium Designer платформу Altium Vault 2 для управления данными в области электроники и проектами, созданными в Altium Designer, для хранения инженерных данных в специальном хранилище и отслеживания их изменений, а также для коллективной работы разработчиков над проектом. При этом инженерные данные проекта включают различные представления и модели электронных компонентов и плат, листы схем устройства и производственные чертежи, дизайн отдельных модулей и устройства в целом и т.д.

Совместное использование новых версий данных программных предложений от компании Altium обеспечивает быстрое создание проектов и высокую производительность труда как на малых, так и на крупных предприятиях.

DXP-платформа

В основе системы Altium Designer лежит программная платформа Design Explorer (DXP), объединяющая различные модули для реализации всех функций сквозного автоматизированного проектирования:

• Редактор схем;
• Редактор библиотек моделей электронных компонентов;
• программу моделирования всевозможных схем РЭС;
• текстовый Редактор списка соединений и описаний на языке VHDL;
• Редактор синтеза логики для ПЛИС (FPGA);
• Редактор печатных плат, автотрассировщик;
• средство Интернет-доступа к хранилищу онлайн-сообщества AltiumLive;
• интерфейсы импорта и экспорта файлов и проектов;
• CAM-средства;
• средство доступа к управлению и хранилищу данных Altium Vault;
• и иные инструменты.

Единая программная платформа

В случае отсутствия в системе нужных функций пользователю предлагается специальный набор Software Development Kit, позволяющий создавать собственные вспомогательные модули, которые затем будут прочно интегрированы в единую систему. Это полностью снимает какие-либо ограничения на дальнейшее развитие пакета Altium Designer как компанией-разработчиком, так и самими пользователями.

Важные особенности DXP-платформы:

• среда DXP представляет собой 64-разрядное клиент-серверное приложение, предназначенное для работы под управлением всех современных версий ОС Windows;
• работа с файлом проекта Altium Designer, который представляет собой специальный служебный файл, содержащий ссылки на отдельные документы и определяющий права доступа к ним в рамках DXP;
• широкие возможности создания документов и подключения их к проекту, а также добавления и исключения из проекта существующих документов;
• файлы проектов для удобства можно объединять в рабочие группы (Workspace); Страница групп файлов проектов
• запуск DXP осуществляется самостоятельно или путем выбора в папке любого документа, относящегося к проекту Altium Designer;
• 3 уровня настройки: системы и редактора (из единого меню), документа;
• состав команд главного и всплывающих меню (кроме команд меню DXP, которое относится ко всей платформе) меняется в зависимости от вида текущего проекта и активности соответствующего редактора;
• панели и окна рабочей области могут быть настроены пользователем под свои потребности;
• количество подключенных к работе с системой Altium Designer мониторов ограничивается только возможностями видеокарты ПК;
• дублирование почти всех пунктов меню DXP «горячими» клавишами позволяет значительно ускорить работу;
• отдельные документы проекта могут храниться на одном (сервере) или нескольких ПК в рамках локальной вычислительной сети;
• допускается множественный доступ к одним и тем же файлам и использование одного документа в разных проектах;
• реализован функционал для совместной работы разработчиков как одного подразделения, так и различных подразделений предприятия;
• хранение «истории» (до 8 версий) проекта обеспечивает контроль, сравнение и восстановление данных проекта, а также сохранение его целостности при непредвиденных сбоях;
• возможность просматривать и редактировать в Редакторах схем и печатных плат варианты реализации проекта, которые отличаются, например, компоновкой элементов, для последующего формирования данных о плате и передачи ее в производство.

Одной из функций DXP является ввод и поддержка разного вида проектов:

• проект печатной платы (файлы — *.PrjPCB) — построение схемы на основе библиотек, моделирование, создание конструкции ПП, получение производственных файлов (ODB++, Gerber X2, IPC-2581, NC Drill);
• интегрированная библиотека (*.LibPkg, *.IntLib) — компиляция компонентов библиотечного пакета в единый файл интегрированной библиотеки;
• проект логического ядра (Core Project — *.PrjCor) — создание элементов логической структуры проекта ПЛИС;
• проект ПЛИС (FPGA Project — *.PrjFpg) — формирование схем или HDL-описания логики, ввод ограничений, компиляция заданной логики в формат обмена EDIF;
• встроенный проект (Embeded Project — *.PrjEmb) — проектирование программного приложения на языках С или Assembler;
• скрипт-проект (*.PrjScr) — автоматизация с использованием интерфейса программирования приложений API на скрипт-языках (DelphiScript, EnableBasic, VB Script, JavaScript и др.).

Редактор схем

Особенности Редактора схем системы Altium Designer:

• большое число возможностей, связанных с адаптацией программы к требованиям ГОСТ по оформлению документации на принципиальные электрические схемы (например, настраиваемый разделитель для многосекционных компонентов, а также возможность настройки как самих выводов компонентов и портов, так и надписей к ним: типа шрифта, его размера и положения);
  Настройки графики
• множество инструментов для создания на схеме одной или нескольких цепей (линий связи), их выделения, перемещения и выравнивания, автоаннотирование, поиск, удаление как всей цепи так и отдельного ее сегмента, размещение шин и объединяющих скоб и др., редактирование;
• на схеме возможность создания в Altium Designer сложноиерархических проектов, где проект изначально строится сверху вниз: РЭС — блок — субблок — модуль — ячейка — печатная плата — электронный компонент (ПЛИС), в отличие от системы P-CAD, где ввод проекта ограничен лишь вводом схемы (пусть даже многолистовой);
• поддержка многоканальных принципиальных схем, то есть, нет необходимости копировать подчиненные листы по числу одинаковых каналов, достаточно нарисовать схему канала один раз и правильно связать ее с вышестоящим листом, что ранее было возможно только в «тяжелых» САПР при построении многоканальных проектов. В дальнейшем при моделировании или передаче проекта в Редактор печатных плат система автоматически размножит описанные каналы, присвоит компонентам уникальные позиционные обозначения и добавит необходимые связи;
• Altium Designer позволяет легко преобразовывать огромные сложные схемы в набор простейших подсхем, а также сохранять фрагменты схем для использования в будущем;
• специальные мастера по размещению графических объектов и текстов, а также специальный инструмент SCH Inspector для выборки элементов схемы в группы, совместного редактирования их свойств или размещения;
• Hyperlink — инструмент Редактора схем, позволяющий вставлять на лист схемы прямые ссылки на Интернет-источники;
• Smart PDF — инструмент для хранения в PDF-документе информации о компонентах проекта, которая отображается в выпадающем окне при наведении курсора на компонент схемы;
• использование инструментов Редактора схем при:
  • формировании символов электронных компонентов схем и их библиотек;
  • текстовом редактировании списка соединений и описаний на языке VHDL;
  • процедуре моделирования схем;
  • синтезе логики для ПЛИС;
  • генерации BOM-файла (Bill of Material).

Пример многолистового проекта в Редакторе схем

Разработка библиотек

Особенности разработки библиотек в Altium Designer:

• 4 типа библиотек: символов (*.SchLib), посадочных мест (*.PcbLib), интегрированная (*.IntLib), база библиотек данных (*.DBLib). Текстовые описания SPICE-моделей и IBIS-моделей в отдельных файлах (*.MDL, *.CKT);
• в среде DXP отображаются связи между различным представлением компонента; Пример просмотра компонентов библиотек
• Редактор схемотехнических символов электронных компонентов в Altium Designer является составной частью Редактора схем, а не автономным приложением, как в P-CAD;
• Altium Designer содержит огромные библиотеки уже готовых компонентов (более 100 тыс.), которые к тому же постоянно обновляются и доступны через средства Internet-окружения пользователя;
• упрощенные механизмы для создания собственных библиотек символов, посадочных мест, трехмерных моделей и SPICE-моделей;
• специальный Мастер для импорта проектов и готовых библиотек из Protel X, P-CAD 200Х и других программ, что расширяет возможности создания собственных библиотек. Эта функция особенно полезна при работе с проектами, полученными от других разработчиков, использующих свои библиотеки компонентов;
• интегрированная библиотека позволяет в едином файле хранить набор схемных символов компонентов и их ассоциативные модели;
• при создании рабочей интегрированной библиотеки производится объединение (компиляция) отдельных библиотек (символов, посадочных мест, SPICE-моделей и IBIS-моделей) компонента и верификация с сообщением о возможных ошибках;
• возможность преобразования интегрированной библиотеки в базу библиотек компонентов (*.DBLib), где все ссылки на символы, привязанные модели и другая параметрическая информация хранятся в базе данных на основе ODBC, ADO или в формате Excel. В этих форматах гораздо проще наполнять базу данных однотипными компонентами, а также группировать их по параметру и редактировать у них другие параметры или ссылки на файлы моделей;
• благодаря объединению усилий компаний Altium и Atmel через доступ в библиотеках компонентов Altium Designer к параметрическим моделям сенсорных устройств Atmel обеспечена поддержка технологий разработки QTouch и QMatrix, что значительно упрощает внедрение этих элементов РЭС в проекты.

Пример просмотра базы данных в Access

Моделирование устройств

Важным шагом в достижении нужного результата при создании проекта РЭС является процесс отладки работы схемы устройства еще до его воплощения «в железе», поэтому в состав Altium Designer включена программа моделирования, которая позволяет разработчику непосредственно после создания принципиальной схемы начать ее анализ, изменять параметры и проводить статистический анализ.

Основные возможности программы:

• расширенная версия пакета Berkeley SPICE3f5/XSPICE для моделирования любой комбинации из аналоговых и цифровых устройств (смешанных схем);
• цифровые устройства, включенные в библиотеки моделей, описаны с помощью патентованного языка Digital SimCode;
• возможность моделировать и синтезировать устройства, описанные на языке HDL (VHDL, Verilog);
• 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.);
• программа содержит модели источников сигналов, имеющих линейные и нелинейные зависимости. Они предназначены для построения эквивалентных схем различных устройств, рассматриваемых как «черный ящик»;
• результаты компьютерного анализа, как правило, идентичны результатам, получаемым при макетировании, а смоделированное поведение устройств в точности воспроизводит работу реального изделия;
• поддержка моделей от ведущих производителей — Motorola, Texas Instruments и др., которые создают модели для обеспечения максимальной совместимости с аналоговым моделированием. Система позволяет использовать эти модели без дополнительной адаптации;
• для всестороннего тестирования и анализа схемы пользователю предоставлено более 20000 математических моделей;
• при размещении элемента на листе принципиальной схемы происходит автоматическое установление связи с соответствующей моделью для анализа схемы;
• полученные выходные сигналы, результаты их математической обработки и различные функции (зависимости) могут быть отображены в специальном окне.

Altium Designer поддерживает большое количество типов анализа, в том числе:

• частотный анализ в режиме малого сигнала;
• анализ переходных процессов;
• расчет спектральной плотности внутреннего шума;
• анализ передаточных функций по постоянному току;
• статистический анализ выходных электрических параметров схемы методом Monte-Carlo;
• анализ влияния изменений значений параметров элементов схемы и температуры на работу схемы;
• спектральный анализ Фурье;
• возможности математической обработки рассчитанных сигналов: их сложения, вычитания, применения к ним различных математических функций.

Пример анализа сигналов на схеме

Компания Altium уделяет постоянное внимание созданию новых и обновлению уже имеющихся библиотек. Самую свежую версию библиотек всегда можно найти по адресу www.altium.com.

Редактор печатных плат

Главное назначение любого Редактора печатных плат — это размещение компонентов и трассировка проводников на сигнальных слоях платы, соединяющих выводы компонентов в соответствии со списком соединений. Система Altium Designer предлагает пользователю достаточный набор инструментов для автоматизации этих и других действий. Основные особенности Редактора:

• поддержка проекта из одной или нескольких печатных плат;
• одинаково хорошо работает как с метрической, так и с дюймовой системой мер, причем заложенная точность на два порядка выше, чем в системе P-CAD, а переключение системы единиц может быть выполнено в любой момент работы над проектом с помощью «горячей» клавиши;
• имеет ряд специальных функций, которые упрощают работу с компонентами, имеющими разный шаг между выводами, в том числе — и в разных системах единиц. Это обеспечивается наличием так называемой «электрической сетки» (Electrical Grid), задающей некоторую область вокруг электрического объекта (конца проводника, контактной площадки, переходного отверстия). Попадая в данную область, указатель мыши притягивается точно к ее центру, независимо от установок сетки Snap Grid. Это существенно упрощает работу с разнородными компонентами. В других системах проектирования при использовании топологических посадочных мест с метрическим и дюймовым шагом выводов, как правило, возникают проблемы;
• разработанные в компании Altium механизмы привязки курсора удобны, эффективны и интуитивно понятны для управления точностью расположения курсора при создании самых современных сложных схем с высокой плотностью компоновки;
• допускаются три типа слоев: электрические (сигнальные и экранные), механические;
• проект может содержать до 32-х сигнальных слоев, предназначенных для формирования рисунка многослойной печатной платы;
• для размещения элементов сборки, различной вспомогательной и служебной информации (обозначений размеров, контура печатной платы, различных масок, границ областей трассировки, таблиц, служебных меток и надписей, форматки чертежа и т.д.) допускается использование до 16 механических слоев, содержимое которых может выводиться в Gerber-файлы наряду с информацией из электрических слоев;
• специальная функция назначения пар механических слоев позволяет размещать на них контуры компонентов, используемые при генерации видов различных сторон платы для сборочного чертежа;
• до 16 внутренних экранных слоев для выполнения проводников в виде металлизированных полигонов (земли и питания);
• при работе в Редакторе плат часто требуется отключить отображение некоторых объектов и наиболее загруженных слоев. Теперь в настройках можно указать индивидуальные свойства прозрачности для всех примитивов на каждом слое платы; Настройки прозрачности для слоев и объектов Редактора плат
• все подсхемы иерархической структуры проекта «привязаны» к определенной области на плате («комнате размещения» или Room), что значительно упрощает работу конструктора. Так, при многоканальной структуре проекта все компоненты определенного канала будут автоматически привязаны к Room, что упростит их последующее размещение и трассировку связей благодаря уникальной функции Copy Room Format;
• также DXP поддерживает сохранение и последующее использование фрагментов плат;
• с помощью мощной, полностью наглядной и настраиваемой системы задания и проверки правил проектирования (DRC) конструктор определяет четкие логические критерии управления автоматическим или полуавтоматическим проектированием плат и получает полный контроль над ним. Все правила проектирования, учитываемые в Редакторе печатных плат, сгруппированы в 10 категорий. Представленные в одной категории правила отличаются по типу, причем нет никаких ограничений на использование правил одного типа к различным объектам, например, ко всей плате, Room, классам цепей или отдельным цепям. Приоритет правил определяется их положением в списке, которое устанавливается вручную при их создании. В Altium Designer дополнительно реализуются новые правила в соответствии с требованиями пользователя: так, c 13-й версии Altium Designer был обеспечен контроль зазора между шелкографией и вырезами в маске (Silk to solder mask clearance), который можно выполнять в режиме To exposed copper или To solder mask openings. В первом случае будет определяться зазор от шелкографии до металлизированной площадки, а во втором — до выреза в маске;
• для поддержки гибко-жестких плат обеспечено наличие нескольких регионов с различным стеком слоев. Каждый стек имеет свои настройки и может относиться к гибкой (Flex) или жесткой (Rigit) части;
• для использования встроенных компонентов в версии 14 Altium Designer введено новое понятие «Полость» (Cavity) — в полости размещаются внутренние компоненты платы;
• выполняемые вручную операции контролируются постоянно, поэтому любое неверное действие мгновенно отображается как нарушение;
• благодаря окну Диспетчера полигонов Polygon Pour Manager значительно упрощается работа с полигонами: создание полигонов на основе платы или существующих полигонов, группирование и удаление через контекстное меню и простой доступ к свойствам полигона;
• в знаковой версии Altium Designer 14.3 появился следующий функционал:
  • поддержка применения перемычек на плате;
  • режим незалитых полигонов для возможности предварительного определения только их места расположения и подключения к цепи в нужный момент, что дополнительно уменьшает нагрузку на систему в сложных проектах;
  • широкие возможности настроек при подключении проводников: под любым углом в любом месте к контактной площадке для поверхностного монтажа SMD-компонета, а также поддержка различной геометрии каплевидности соединения дорожки проводника с контактной площадкой или переходным отверстием;
  • меандр теперь является отдельным объектом, который может быть отредактирован и удален в любой момент времени работы с проектом. Инструмент выравнивания длины проводника с помощью добавления меандра является важным приемом при трассировке высокоскоростных плат с критическими требованиями ко времени прохождения сигнала;
  • инструмент преобразования дорожки в полигон реализует возможность создания фаски на углах ортогональной топологии при проектировании СВЧ-устройств (до частот порядка 10 ГГц). Это обеспечит ослабление отражения и искажения фронта сигнала при прохождении угла;
  • инструментарий, позволяющий выполнять поворот компонента по направлению полярной сетки при размещении компонентов. При перемещении компонента в зоне полярной сетки он автоматически поворачивается по направлению сетки;
• существующие средства автоматического и интерактивного размещения компонентов — это две встроенные программы авторазмещения компонентов: Cluster Placer и Statistical Placer, что существенным образом отличает систему от P-CAD, в котором таких средств нет вообще. Cluster Placer рекомендуется для работы с платами с числом компонентов не более 100 и хорошо управляется набором соответствующих правил проектирования, регламентирующих зазоры между компонентами, разрешенные слои, ориентацию, высоту и группировку, в отличие от P-CAD, где такие средства отсутствуют. Программа автоматического размещения Statistical Placer предназначена для обработки плат с большим числом компонентов (свыше ста). Она работает по принципиально другим алгоритмам и не учитывает никаких из вышеперечисленных правил проектирования. Главным критерием правильного размещения компонентов здесь считается их равномерное распределение на плате при оптимальной плотности связей. Но в общем случае обе программы можно рекомендовать только как вспомогательный инструмент при интерактивном размещении, когда часть компонентов предварительно размещается вручную и блокируется. Традиционно считается, что автоматическое размещение большинством программ выполняется некорректно. Однако чаще всего в этом виноваты сами пользователи, которые уделяют недостаточное внимание подготовительному этапу. Чем хуже пользователь описывает критерии, которые должны учитываться в процессе выполнения программы расстановки, тем худший будет получен результат;
• Altium Designer позволяет прокладывать сегменты проводников непосредственно из центров электрических объектов (контактных площадок, переходных отверстий) или концов существующих проводников без привязки к сетке Snap Grid, чем снимает любые ограничения и неудобства, связанные с использованием топологических посадочных мест, созданных в разных системах измерения;
• современный автотрассировщик, именуемый Situs, является модифицированной версией используемого в пакете Protel модуля ShapeBased Router и позволяет производить настройку стратегии трассировки посредством задания последовательности выполнения специальных процедур, например, веерного размещения стрингеров у SMD-компонентов, разрыва и раздвигания уже имеющихся проводников, спрямления, чистки и т.д. Процесс трассировки платы управляется сложными наборами правил проектирования, регламентирующих зазоры между проводниками на разных слоях платы, их ширины или импедансы; типы переходных отверстий, способ соединения их и контактных площадок с полигонами и внутренними слоями питания и заземления; приоритетное направление на слое и многое другое. В результате удается избежать досадных ошибок, вызываемых действием «человеческого фактора»;
• не менее важную роль автотрассировщик играет в качестве вспомогательного инструмента при интерактивной разводке проводников. Situs как бы «присматривает» за действиями разработчика: спрямляет и раздвигает проводники, убирает замкнутые петли, «вспахивает» полигоны, заменяет или удаляет переходные отверстия и т.д. Более того, он осуществляет непрерывный контроль правил проектирования DRC, в результате чего система просто не позволяет пользователю выполнять неправильное действие. Однако в ходе такой поверки, носящей название on-line DRC, проверяются далеко не все правила проектирования, которые могут быть учтены при так называемой пакетной проверке DRC. Наличие функции интерактивного контроля DRC является главным отличием системы Altium Designer от P-CAD, где возможную ошибку можно выявить только в ходе пакетной проверки DRC. Более того, при прокладке проводников здесь нет необходимости обращать внимание на настройку сеток: наличие Electrical Grid позволяет прокладывать проводники по оптимальному пути из центра одного электрического объекта в центр другого в соответствии с выбранным режимом рисования. При необходимости включится режим расталкивания препятствий, при котором мешающий проводник будет автоматически отодвигаться по мере прокладки нового проводника. Новое положение мешающего проводника определяется правилами проектирования, регламентирующими зазоры, и никак не привязывается к сетке;
• с 14-й версии Altium Designer реализованы расширенные правила трассировки для дифференциальных пар можно применять к комнатам (Room) и слоям, задавая различные параметры пары в разных регионах платы, а также запрещая или разрешая трассировку пар в определенных слоях;
• в версии Altium Designer 15 для разработчиков СВЧ-устройств и плат, требующих трассировки групп высокоскоростных цепей с распространением сигнала со скоростью до 100 Гбит/с, к имеющимся инструментам добавлена функция Pin Pairs;
• добавлен интересный инструментарий, позволяющий при размещении компонентов выполнять их поворот по направлению полярной сетки. При перемещении в зоне полярной сетки компонент автоматически поворачивается по направлению сетки:
  • задание точной настройки длины волны и фазы сигнала путем ограничения размеров проводников (компонентов);
  • задание длины, настройки фазы и задержки сигнала на всем пути;
• как и в Редакторе схем, в Редакторе плат имеется несколько режимов и подрежимов прорисовки проводников: ортогонально, ортогонального с дугой, под углом 45 градусов, под углом 45 градусов с дугой, под произвольным углом. Поддерживается трассировка как единственного проводника, так и парная или многопроводниковая разводка. В многопроводниковых группах можно удалять старые дорожки при прокладывании новых;
• с 10-й версии Altium Designer, в том числе благодаря поддержке полярной координатой сетки, появился ряд передовых инструментов трассировки, которые позволяют решать самые сложные задачи в проекте печатной платы; Расширены возможности трассировки
• специальная среда для совместного ведения работ по трассировке печатных плат несколькими разработчиками, в основе которой лежит система управления версиями;
• все внесенные на плату изменения могут быть переданы обратно в Редактор схем. Целостность проекта контролируется посредством крайне оригинального механизма синхронизации проекта, ключевым элементом которого является специальный модуль программы — компаратор. При необходимости может быть сгенерирован традиционный отчет о внесенных изменениях (ECO);
• функция Movie Manager позволяет создавать анимированные 3D-презентации печатных плат, часто являющиеся единственным способом демонстрации тех элементов проектов, которые трудно показать наглядно другими способами.

Анализ целостности сигналов (Signal Integrity)

Сложность и плотность компоновки современных печатных плат постоянно повышается, поэтому для правильного функционирования разрабатываемого устройства необходимо провести дополнительный анализ поведения сигналов с учетом особенностей реальной топологии (искажения форм сигналов за счет паразитных эффектов отражений и перекрестных искажений (взаимных наводок) в печатном монтаже), чтобы избежать возможных проблем в будущем. Для решения этой задачи:

• в Altium Designer имеются модули пред- и посттопологического анализа целостности сигналов;
• критерии оценки качества сигналов задаются специальными правилами проектирования из категории Signal Integrity;
• модули посттопологического анализа имеются почти во всех системах проектирования печатных плат, но в системе Altium Designer этот модуль интегрирован непосредственно в Редактор плат и позволяет выполнять первичный анализ на уровне DRC. Эта функция отсутствует в стандартном наборе инструментов всех остальных систем проектирования печатных плат «среднего» уровня;
• 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 выявленное нарушение служит подсказкой при более подробном анализе электромагнитной совместимости;
• особенностью этого модуля является то, что здесь не учитываются физические эффекты, связанные с распределением токов в проводниках земли и питания. Эти цепи считаются идеальными;
• модуль предтопологического анализа позволяет разработчику выполнять предварительный расчет и производить оценку проекта еще на этапе создания принципиальной схемы, то есть — еще до начала компоновки и трассировки печатной платы рассчитать основные параметры системы, смоделировать ее возможное поведение при воздействии критических сигналов, оценить устойчивость проекта и выработать набор рекомендаций, в дальнейшем оформленных разработчиком в виде топологических директив, которые при передаче на плату будут автоматически преобразованы в соответствующие наборы правил проектирования;
• в этом модуле анализа целостности сигналов все сегменты проводников на печатных платах представляются в виде отрезков линий передачи, после чего выполняется расчет переходных процессов при воздействии на них импульсных сигналов. При этом подключаются модели компонентов, учитывающие входные и выходные импедансы (сопротивления и емкости) выводов компонентов (буферов интегральных микросхем, других электрических выводов), прохождение сигналов через ИС не моделируется, они заменяются IBIS-моделями (Input/Output Buffer Information Specification), а дискретные компоненты заменяются соответствующими SPICE-моделями;
• модели зависят от типа, схемотехники и технологии изготовления компонентов;
• модели бывают внешние и поставляются производителями компонентов или задаются непосредственно в среде Редактора библиотек;
• импедансы, отражения и возможные перекрестные отражения могут быть уточнены и на заключительных этапах разработки, при контроле топологии.

Работа с трехмерными моделями

В Altium Designer существует возможность просмотра внутри системы трехмерного вида проектируемой платы по технологии OpenGL. Разработчик может:

• вывести на монитор реальный вид платы с компонентами; Сборное устройство из гибко-жестких плат
• оценить сопряжение платы с механическими деталями конструкции и тут же внести необходимые изменения;
• отключать отображение компонентов или участков металлизации и тем самым наблюдать вид платы на промежуточных этапах изготовления;
• выключение текстур заливки объектов позволяет просматривать многослойную структуру платы на просвет, как на рентгеновском снимке;
• контролировать на уровне DRC превышение компонентами максимально допустимой для данной «комнаты» высоты с наглядным отображением выявленных нарушений;
• указать вид просмотра платы в 3D, выбрав один из стандартных режимов: Top (Сверху), Bottom (Снизу), Front (Спереди), Back (Сзади), Left (Слева), Right (Справа), Isometric (Изометрия).

Импорт и экспорт файлов

Перенос проекта электронного изделия из одной среды проектирования в другую всегда был одной из сложнейших задач. Если разработчик одновременно работает с другой САПР для 3D-проектирования механической части проекта (MCAD) либо получает 2D-представление, например, имеющегося сложного контура печатной платы, или целый проект от сторонних разработчиков САПР РЭС (ECAD), тогда ему просто необходима возможность импорта 3D-модели, 2D-представления, схемы или всего проекта платы в систему Altium Designer. Кроме того, требуется постоянная поддержка соответствующего списка форматов файлов САПР сторонних разработчиков и стандартных форматов файлов обмена для совместимости программ.

Встроенный помощник импорта (Import Wizard) позволяет импортировать схемы, платы, библиотеки, выполненные с помощью систем P-CAD, OrCAD, PADs, DxDesigner, Allegro PCB, и преобразовывать их в проекты Altium Designer.

Встроенный помощник импорта

В Редакторе печатных плат имеются традиционные возможности импорта файлов в стандартных плоских форматах DWG или DXF (например, контур печатной платы) и передачи проекта в механические САПР для дальнейшего оформления.

С 14-й версии Altium Designer поддерживает:

• импорт и экспорт всех версий AutoCAD, до 2013 включительно, а также улучшенные возможности импорта из AutoCAD всех графических примитивов (дуги, окружности и т.д.), которые могут быть созданы и сохранены в формате DXF;
• импорт топологии из Eagle. Система Eagle, простая в использовании и располагающая набором базовых инструментов для создания топологии, используется довольно часто. Теперь проекты, созданные в Eagle, могут автоматически передаваться в Altium Designer.

Altium Designer также позволяет осуществлять обмен файлами с любой из программ твердотельного моделирования (AutoCAD Inventor и т.д.) в формате STEP, например:

• подключать модели компонентов в интегрированную базу данных, а затем размещать их на плате;
• при необходимости импортировать модель корпуса устройства и оценивать размещение в нем разрабатываемой платы;
• передавать всю плату в сборке в механическую САПР для последующей работы.
• с версии Altium Designer 14.3 добавлен инструмент определения с помощью ползунка, уровня развертки сложных (гибко-жестких) плат и экспорта всей конструкции в STEP-формат. В MCAD файл откроется с такой же процентной разверткой;
  Диалоговое окно экспорта STEP-файла
• реализована одновременная визуализация платы и сборки проекта (ECAD/MCAD-решений), начиная c версии Altium Designer 15. Таким образом, через IDX-файл возможны параллельное проектирование и сравнение вариантов проекта, а также анализ последовательных изменений в проекте.

Модуль CAMtastic

Готовый проект печатной платы в виде наборов Gerber- и NC Drill-файлов 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.

В Altium Designer 15 реализовано важное решение для конструкторов и дизайнеров печатных плат: обеспечена полная поддержка файлов форматов IPC-2581 и Gerber X2. При этом пользователям предоставляется максимальный набор настроек вывода файлов как в новом, так и в старом формате.

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 и др.) для дальнейшего оформления документации.

В отличие от других подобных систем проектирования электронных устройств, система Altium Designer обеспечивает возможность крайне просто изменять положение обозначения размеров, что чрезвычайно важно для соблюдения требований ГОСТ. Помимо указания линейных размеров, в Редакторе печатных плат можно проставить размер диаметра, радиуса, линейные размеры от опорной точки, координатные метки, угловые размеры. Все размеры являются объектно-связанными — это означает, что при изменении, например, диаметра окружности обозначение ее диаметра будет меняться автоматически. Система Altium Designer также предоставляет пользователю широкий набор средств генерации различных отчетов — от обычных сообщений, содержащих статистическую информацию, до сложных таблиц и перечней используемых материалов (Bill of Material (BOM)), отчетов об иерархической структуре проекта (Report Project Hierarchy) и файлов перекрестных ссылок (Component Cross Reference).

Кроме того, в сложных проектах, содержащих несколько PCB-документов, отчеты могут быть сформированы как для отдельных плат, так и для проекта в целом.

Редактор файлов (Output Job) постоянно развивается:

c каждой новой версией системы его интерфейс становится все более удобен в использовании и интуитивно понятен. С 10-й версии появилась поддержка мест публикации (Publishing Destinations) и просмотр вариантов выходных данных.

С 13-й версии Altium Designer новый плагин «Output — IDF» Редактора файлов предоставляет возможность экспорта в IDF-формате.

Публикация выходных документов

С 15-й версии формирование текстовых документов (перечень элементов, спецификация, ведомость покупных) производится в соответствии с ГОСТ. Все их шаблоны открыты для редактирования. Имеется набор гибких настроек шрифтов, группировки, вставки пустых строк, разделителей в ложных наименованиях. Перечень элементов поддерживает многоканальные проекты (функциональные группы). Можно формировать документацию для проектов с исполнениями. Для спецификации имеется возможность заполнения разделов «Сборочные единицы» и «Детали», через Active BOM.

Перед печатью некоторые отчеты, такие как Таблица отверстий (Drill Table), при просмотре платы можно выводить в PCB-редактор.

К изменяемым свойствам таблицы относятся шрифты надписей, список выводимых граф (и их наименования), условные изображения отверстий и формат заполнения таблицы.

Таблица отверстий в Редакторе платы

Кроме того, существует ряд отечественных профильных приложений (MechaniCS, TDD 3.0 и др.), которые также упрощают выпуск чертежей и табличной документации в соответствии с ЕСКД и требованиями ГОСТ.

Создание электронных устройств на базе ПЛИС

Помимо средств проектирования печатных плат, одним из основных преимуществ Altium Designer является быстрая разработка проектов электронных устройств на базе ПЛИС от основных мировых производителей.

Для этого в системе имеется следующий инструментарий:

• схемный ввод проекта с использованием библиотек готовых логических устройств; Пример логической схемы проекта ПЛИС
• VHDL-моделирование и VHDL-ввод проекта для создания пользовательских логических блоков и компонентов;
• обширный комплект предсинтезированных и предпроверенных IP-блоков, включая ядра процессоров (входит в комплект поставки и не требует дополнительных материальных затрат);
• средство разработки с поддержкой отладки поставляемых процессорных ядер на уровне исходных кодов;
• Мастер создания программной платформы (Software Platform Builder) позволяет генерировать Си-код и файлы заголовков для инициализации глобальных дескрипторов устройств на шине Wishbone в аппаратной среде. Также автоматически инициализируется универсальный драйвер;
• как встроенная, так и доступная в Интернете система помощи, учебные и демонстрационные видеоролики, примеры проектов и описание представленной элементной базы.

Преимущества технологии проектирования:

• возможность введения проекта в графическом (схемном) виде позволяет полностью отказаться от использования (да и знания) HDL-языков;
• обширный перечень поставляемых ПЛИС-ориентированных устройств обеспечивает возможность быстро и просто «строить» проектируемую систему;
• пользовательские компоненты и вспомогательные логические блоки могут быть созданы на основе уже существующих в виде все той же схемы или при помощи описания на VHDL;
• схемотехнический Редактор поддерживает работу с иерархическими структурами без каких-либо ограничений на глубину иерархий и количество используемых страниц схемы;
• при необходимости пользователь может применять многоканальные структуры (многократное использование единожды описанного фрагмента);
• возможность использовать шинные соединения при работе с мультивыводами значительно упрощает ввод проекта; Пример принципиальной схемы проекта ПЛИС
• Altium Designer поставляется с обширным перечнем IP-блоков в виде предсинтезированных библиотек, в том числе — ядра процессоров стандартных архитектур, различные контроллеры коммуникации и внешней периферии, а также стандартные логические устройства. Система позволяет реализовывать проекты на кристаллах всех ведущих вендеров (Altera, Xilinx и т.д.), причем переориентация проекта на «другой» кристалл происходит без изменения самого проекта;
• Altium Designer позволяет разрабатывать «процессорные» системы на базе ПЛИС. В поставку включены ядра процессоров, при этом поддерживается их редактирование на уровне исходных кодов на С или Ассемблере. Инструментарий редактирования исходного кода включает в себя С- и Ассемблер-компилятор с высоким уровнем оптимизации, симулятор, линковщик (Linker/Locator). При работе с многопроцессорным проектом можно использовать многопроцессорную сессию для одновременной отладки двух и более процессоров.

Технические спецификации

• Описание в виде принципиальной схемы и/или на языке VHDL (с системой синтаксических подсказок).
• Высокоскоростной VHDL-симулятор.
• Поддержка двух VHDL-стандартов: IEEE 1076−1987 и 1076−1993.
• Поддержка стандарта IEEE 1164.
• Упаковщик по стандарту IEEE 1076.3.
• Поддержка библиотек стандарта IEEE 1076.4.
• Использование библиотек Synopsys.
• Возможность текстового описания параметров ввода/вывода, включая расширенный стандарт Synopsys.

Основные ядра компонентов ПЛИС

• Огромное количество основных компонентов, в том числе — сумматоры, буферы, делители, компараторы, счетчики, дешифраторы, шифраторы, триггеры, защелки, логические примитивы, мультиплексоры, умножители, генераторы и счетчики четности, подтягивающие резисторы к питанию и земле, регистры сдвига и вычитатели.
• Полное описание библиотеки компонентов ПЛИС доступно по адресу www.altium.com/learningguides.
• Периферийные ядра ПЛИС.
• CAN-контроллер — преобразователь из параллельного в последовательный интерфейс, реализующий версию 2.0В CAN-протокола компании BOSCH.
• Определяемая пользователем задержка включения, используемая для реализации сброса по включению питания.
• Преобразователь из параллельного в последовательный интерфейс, реализующий двухпроводной интерфейс I2C (читается как «и квадрат си») со стороны последовательной части.
• Сканер клавиатуры 4×4 с антидребезгом. Может быть использован в системах с опросом состояния или по прерыванию.
• Контроллер ЖКИ 16×2 с шинным интерфейсом.
• Расширитель портов — 8-битные выходы и 1-, 2- и 4-битные входы/выходы.
• Преобразователь из параллельного в последовательный интерфейс, реализующий двунаправленный синхронный последовательный интерфейс между ЦПУ и PS/2-устройством (клавиатурой или мышью).
• Простой преобразователь из параллельного в последовательный интерфейс, реализующий полный дуплекс и однобайтовое буферирование.
• Сдвоенный таймер с режимами 16-, 13- и 8-битного таймера/счетчика.
• VGA-контроллер, который представляет видеопамять как окно в адресном пространстве. Поддерживаются VGA- и SVGA-режимы до 64 цветов.
• Ядра процессоров:
• Microchip 165x-совместимые;
• 8-bit ASM51-совместимые;
• 80С31-совместимые;
• и другие.

Перечень поддерживаемых устройств FPGA

Altera:

• Cyclone: EP1C12, EP1C20, EP1C3, EP1C4, EP1C6;
• MAX3000A: EPM3032A, EPM3064A, EPM3128A, EPM3256A, EPM3512A;
• MAX7000AE: EPM7032AE, EPM7064AE, EPM7128AE, EPM7256AE, EPM7512AE;
• MAX7000B: EPM7032B, EPM7064B, EPM7128B, EPM7256B, EPM7512B;
• MAX7000S: EPM7032S, EPM7064S, EPM7128S, EPM7160S, EPM7192S, EPM7256S;
• Stratix: EP1S10, EP1S20, EP1S25, EP1S30, EP1S40, EP1S60, EP1S80;
• и другие.

Xilinx:

• CoolRunner2: XC2C128, XC2C256, XC2C32, XC2C384, XC2C512, XC2C64;
• CoolRunnerXPLA3: XCR3032XL, XCR3064XL, XCR3128XL, XCR3256XL, XCR3384XL, XCR3512XL;
• Spartan-II: XC2S100, XC2S15, XC2S150, XC2S200, XC2S30, XC2S50;
• Spartan-IIE: XC2S100E, XC2S150E, XC2S200E, XC2S300E, XC2S400E, XC2S50E, XC2S600E;
• Virtex: XCV100, XCV1000, XCV150, XCV200, XCV300, XCV400, XCV50, XCV600, XCV800;
• Virtex-II: XC2V1000, XC2V1500, XC2V2000, XC2V250, XC2V3000, XC2V40, XC2V4000, XC2V500, XC2V6000, XC2V80, XC2V8000;
• Virtex-II Pro: XC2VP2, XC2VP20, XC2VP30, XC2VP4, XC2VP40, XC2VP50, XC2VP7, XC2VP70;
• Virtex-E: XCV1000E, XCV100E, XCV1600E, XCV2000E, XCV200E, XCV2600E, XCV300E, XCV3200E, XCV400E, XCV405E, XCV50E, XCV600E, XCV812E;
• XC18V00: XC18V01, XC18V02, XC18V04, XC18V512;
• XC9500: XC95108, XC95144, XC95216, XC95288, XC9536, XC9572;
• XC9500XL: XC95144XL, XC95288XL, XC9536XL, XC9572XL;
• XC9500XV: XC95144XV, XC95288XV, XC9536XV, XC9572XV;
• и другие.

Иные производители.

Заключение

В заключение отметим некоторые особенности Altium Designer:

• это постоянно развивающийся компанией Altium программно и аппаратно расширяемый комплекс для создания большинства современных РЭС при достаточно небольшой стоимости;
• Altium Designer обеспечивает сквозную технологию проектирования РЭС на базе печатных плат в единой DXP-среде с интуитивно понятным интерфейсом, возможностью перевода меню с командами на русский язык и множеством «горячих» клавиш, позволяя научиться эффективно работать с программой менее чем за две недели;
• сотрудничество компании Altium с большинством мировых поставщиков электронных компонентов, поддержка, on-line информирование пользователей Altium Designer о новых предложениях поставщиков и поставка от них баз данных электронных компонентов, в том числе интегрированных;
• компанией Altium сняты практически все ограничения для выпуска документов проекта в соответствии с требованиями ГОСТ и ЕСКД или конкретного пользователя, а также предоставлены широкие возможности настройки под требуемую технологию, хранение настроек в «облаке», их перенос при открытии проекта на другом ПК, после чего Altium Designer автоматически извлекает перенесенные настройки и создает пользователю подобное рабочее место;
• постоянная поддержка совместимости со многими старыми и современными популярными ECAD и MCAD;
• все действия, совершаемые пользователем вручную, могут быть описаны с помощью макросов и выполнены автоматически, что открывает широкие возможности для автоматизации рутинных операций процесса создания принципиальных схем и проектирования печатных плат;
• дополнительно поставляемая интеллектуальная платформа Altium Vault 2 для управления данными проекта, в том числе — жизненным циклом изделия, обеспечивает максимальный контроль над процессами проектирования, дополнительные возможности сетевой установки/обновления Altium Designer, многопользовательской работы с проектами, расширенные функции администрирования и работы с хранилищем;
• техническая поддержка Altium Designer и регулярно проводимые компанией СиСофт тест-драйвы, программа обучения, рассчитанная на пять дней, набор документации на русском языке и богатый Интернет-ресурс от компании Altium позволяют пользователям быстро освоить программный комплекс, выработать правильные навыки работы в нем, что обеспечивает значительное сокращение времени проектирования.