Erstellen eines PCB-Layouts aus einem Schaltplan in Altium Designer
Wie immer haben Sie ihre Arbeit bei der Schaltplanerstellung ausgezeichnet absolviert. Die Schaltungen sind definiert und Sie können zum PCB-Layout übergehen. Aber diesmal ist es ein wenig anders. Vielleicht sind Ihre üblichen Layout-Ressourcen nicht verfügbar oder Sie wollen sich einmal selbst ans Layout wagen. Warum auch immer, Sie sind jedenfalls bereit, auf der Leiterplattenseite des PCB-Designs zu arbeiten, wissen aber nicht genau, was als nächste zu tun ist.
Zum Glück ist dieser nächste Schritt mit Altium Designer ganz einfach. Wir schauen uns hier einen ganz einfachen Schaltplan an und sehen, was getan werden muss, um ihn mit einem brandneuen PCB-Design zu synchronisieren. Dieses einfache kleine Design kommt natürlich nicht an die Schaltpläne heran, an denen Sie sonst arbeiten, aber die Grundlagen der Datenübertragung sind identisch. Das Erstellen eines PCB-Layouts aus einem Schaltplan muss keineswegs schwierig sein.
Was können Sie von einem PCB-Layout-Editor erwarten?
Leiterplatten. Schaltungen. Mehr Leiterplatten. Überall Leiterbahnen. Das ist doch schon eine ganze Menge. Tatsächlich ist einer der wichtigsten Punkte beim Einstieg ins PCB-Layout, dass Sie sowohl Zugriff auf Bauteile und Bauteilplatzierungen, als auch auf Leiterbahnen und das Leiterbahnenrouting zum Platzieren des Kupfers haben. Sind diese ersten Voraussetzungen erfüllt, brauchen Sie Zugang zu den Ansichten der gedruckten Schaltkreise und den Dateiausgaben (z. B. PCB-Footprint, Gerber-Dateien und 3D-Modelle).
Im Idealfall kann Ihr PCB-Layout das übernehmen, was Sie im Schaltplanerfassungs-Werkzeug erstellt haben, um es mühelos in ein Schaltungs-Diagramm übersetzen. Anschließend können Sie die Bauteile, die Kupfer-Einstellungen, Interventionen des ECAD/MCAD-Designteams und Beschaffungs-Vorgaben durchgehen, um Ihre PCB-Designdateien für einen möglichst reibungslosen Übergang zur Herstellung zu optimieren. Zum Glück ermöglicht Ihnen Altium Designer genau das.
Vorbereitung auf die Designsynchronisation
Zuallererst sollten Sie Ihren Schaltplan noch einmal überprüfen, um sicherzugehen, dass er bereit für den Beginn des PCB-Designs und des Layouts ist. Das bedeutet natürlich nicht, dass Sie mit dem PCB-Design schon fertig sind. Aller Wahrscheinlichkeit nach werden noch viele Anpassungen nötig sein, bevor die Herstellung beginnen kann. Aber Sie wollen sichergehen, dass es im Layout keine Überraschungen gibt. Achten Sie vor allem auf Dopplungen von Schaltkreise aus übersehenen Kopien, nicht gelöschte überflüssige Bauteile, etc.
Zunächst wollen wir sicherstellen, dass der Schaltplan in Ordnung ist. Dafür nutzen wir den Prüfungsprozess im Schaltplan-Editor von Altium Designer. Hierzu kompilieren wir den Schaltplan, wodurch alle internen Details des Designs wie Verbindungsdarstellungen zwischen Bauteilen und Netzen generiert werden. Während das Design kompiliert wird, laufen verschiedene Prüfungen, die die Einhaltung der Designregeln sicherstellen sollen. Bevor wir also die Kompilierung starten, schauen wir uns die Einrichtung dieser Regeln über den Pull-down-Menübefehl „Project > Project Options“ an.
Einstellung der Projektoptionen in Altium Designer
Im Bild oben sehen Sie eine Zusammenstellung der ersten vier Reiter in der Optionsdialogbox. Als erstes können Sie festlegen, welche Fehler Ihnen wie angezeigt werden sollen. Als nächstes lässt sich einstellen, welche Pin-Typen miteinander verbunden werden dürfen, gefolgt vom dritten Reiter, in dem Sie die Netz- und Bauteilklassen konfigurieren können. Im letzten Reiter sehen Sie die Einstellungen für die Vergleichsfunktion.
Hier legen Sie fest, wie Unterschiede zwischen Schaltplan und Layout gemeldet werden. Dies wird wichtig, wenn Sie anfangen zusätzliche Designregeln zu Ihrem PCB hinzuzufügen. In den allermeisten Fällen werden Sie hier keine umfangreichen Änderungen vornehmen, aber Details zur Einstellung finden Sie in der dazugehörigen Dokumentation von Altium.
Jetzt sind Sie bereit, Ihren Schaltplan zu kompilieren. Öffnen Sie den Compiler über das Pull-down-Menü „Project >Compile PCB Project...“. Wenn Ihr Design fehlerfrei ist, gibt die Schaltplandesign-Sitzung keine Fehlermeldungen aus.
Um zu zeigen, wie so ein Fehler aussehen kann, haben wir einen Teil des Netzes zwischen R1 und Q1 im unteren Bild entfernt und den Compiler laufen lassen. Wie Sie sehen, hat Altium Designer uns gemeldet, dass „NetC1_1“ nur mit einem Pin verbunden ist. Nachdem ich das Netz erneut verbunden habe, läuft der Compiler wie erhofft ohne Fehler.
Der Compiler-Bericht zu einem Designfehler
Übertragung der Designdaten aus dem Schaltplan in das Layout
Jetzt sind wir bereit, Ihre Schaltplandaten an das PCB zu übertragen. Dafür brauchen wir aber zuerst ein PCB. Rechtsklicken Sie auf das Projekt und wählen Sie „Add New to Project > PCB“, wie im Bild unten dargestellt. Damit erstellen Sie ein PCB-Objekt in Ihrem Projektbaum. Sobald es erstellt ist, rechtsklicken Sie darauf und speichern es unter einem neuen Namen. In meinem Fall habe ich es unter demselben Namen wie das Schaltplanobjekt gespeichert.
Hinzufügen eines neuen PCB-Objekts zu einem Projekt in Altium Designer
Ist das PCB-Objekt erstellt, sollten Sie sich etwas Zeit nehmen und es so einrichten, wie Sie es für den Beginn Ihrer Layout-Arbeit haben möchten. Stellen Sie als erstes das Raster ein, das Sie brauchen, und legen Sie den Ursprung des Layouts fest. Sie finden die dazugehörigen Menübefehle in den Pull-down-Menüs „View >Grids“, bzw. „Edit > Origin“. Sie sollten außerdem den Umriss der Leiterplatte bearbeiten oder neu erstellen, damit er die benötigte Form und Größe hat. Dazu muss die Ansicht der Leiterplatte im Pull-down-Menü „View“ vom 2D- in den Leiterplatten-Planungsmodus umgestellt werden. Anschließend nutzen Sie einfach die entsprechenden Bearbeitungsbefehle im Pull-down-Menü „Design“.
Jetzt sind sie bereit, die Designdaten vom Schaltplan auf das PCB zu übertragen. Gehen Sie dazu im PCB-Editor zum Pull-down-Menübefehl „Design > Import ChangesFrom...“ Die Dialogbox „Engineering Change Order“ öffnet sich daraufhin wie unten abgebildet.
Die Dialogbox Engineering Change Order in Altium Designer.
Klicken Sie zuerst auf den Button „ValidateChanges“ unten links in der Dialogbox. Nachdem Altium alle Änderungen validiert hat, die bei der Synchronisierung der Schaltplandaten mit dem PCB nötig werden, füllt sich die Spalte „Check“ rechts in der Dialogox mit grünen Markierungen, die anzeigen, dass diese Punkte und etwaige Schaltplansymbole erfolgreich validiert wurden. Alle nicht validierten Punkte müssen untersucht und korrigiert werden, um ein vollständig synchronisiertes Design zu erhalten.
Klicken Sie als nächstes auf die Schaltfläche „Execute Changes“. Altium Designer wird einen Augenblick brauchen, um diese Änderungen vorzunehmen, und Sie können den Fortschritt der Änderungen in der Dialogbox verfolgen. Nach dem Abschluss haben alle Punkte eine grüne Markierung in der Spalte „Done“, wie im Bild unten zu sehen.
Die Engineering Change Order-Dialogbox nach der Validierung und Ausführung der Änderung
Glückwunsch! Sie haben Ihre Designdaten erfolgreich vom Schaltplan an die Leiterplatte übertragen. Sie können die Engineering Change Order-Dialogbox jetzt schließen. Wie Sie sehen, sind Ihre Bauteile danach wie auf dem Bild unten neben dem Leiterplattenumriss abgelegt.
Schaltplandaten, die erfolgreich ins Layout übertragen wurden, und platzierungsbereite Bauteile
Sie haben damit also ein PCB aus einem Altium-Schaltplan heraus erstellt. Wie geht es weiter?
Bevor Sie das Layout fortsetzen können, gibt es noch einiges zu tun. Sie müssen an die Bauteile und Referenzbezeichnungen denken, die wichtigen Informationen zu Ihren Bauteilen zusammentragen und sich mit den Zulieferern abstimmen. Sie sollten das PCB außerdem für den physischen Lagenaufbau, die Darstellung dieser Lagen und die Designregeln vorbereiten.
Der Layer Stack Manager in Altium Designer
Oben sehen Sie den Layer Stack Manager in Altium Designer. Sie finden diesen Befehl im Pull-down-Menü „Design“. Hier können Sie physische Lagen im PCB-Lagenaufbau hinzufügen, kopieren, löschen und verschieben. Sie können Lagen für das Signalrouting, Versorgungslagen und dielektrische Lagen einfügen. Der Layer Stack Manager hält außerdem einen Impedanzrechner für Sie bereit.
Um Ihre Designregeln festzulegen, nutzen Sie den „PCB Rules andConstraints Editor“ im Pull-down-Menü „Design“. Abschließend sollten Sie die Anzeige Ihrer PCB-Lagen und -Objekte im Fenster „View Configuration“ einrichten. Unten sehen Sie ein Beispiel dieses Fensters und seines Reiters „Layers& Colors“.
Das „View Configuration“-Fenster in Altium Designer.
Nun werden Ihre Schaltplandaten an das Layout übertragen und Sie sind bereit, Bauteile auf dem PCB zu platzieren.Ihre Leiterplatte kann nun endlich fertiggestellt werden, Ihre Leiterbahnen können geroutet werden, Ihre Bauteile platziert, Ihr Kupfer gelötet und Ihr Design gefertigt – und vielleicht bleibt sogar noch Zeit für einen Kaffee vor dem Feierabend. Das ehrgeizige Leben eines PCB-Designers eben.
Altium Designer ist eine PCB-Designsoftware, die auf dem Konzept einer durchgängigen Designumgebung basiert, die – wie wir hier gesehen haben – den einfachen Transfer von Daten aus dem Schaltplan in das Layout erlaubt. Sie können Designdaten mit den Werkzeugen nebeneinander hin und her schieben, was Ihre Designarbeiten vereinfacht und effizienter macht. Dank der mehr als 30-jährigen Erfahrung, die hinter dieser PCB-Designsoftware steckt, können Sie Ihr Kupfer darauf verwetten, dass sie gut durchdacht ist.
Die einfache Übertragung von Designdaten in das Layout ist nur einer der vielen Vorteile, die Altium Designer Ihnen bieten wird. Wenn Sie Altium Designer noch nicht für Ihre PCB-Designs nutzen, sollten Sie sich jetzt genauer informieren und mit einem Experten bei Altium sprechen.
