Úvod do Altium Designeru I. (aktualizace 2022)

Návrhových systému pro elektroniku existuje větší množství. Altium Designer si již dávno vzal za cíl integrovat většinu činností spojených s návrhem elektroniky do jednoho programu, a umožnit tak lepší provázanost dat jednotlivých částí návrhu bez nutnosti používat různá uživatelská rozhraní. Díky této vlastnosti a licenční politice zaměřené na uživatele se Altium Designer stal oborovým standardem. V rámci následujícího seriálu článků postupně představíme základní postupy práce v tomto návrhovém prostředí.

Hledání vhodného návrhového prostředí není jednoduchá úloha. Rozhodujícími parametry bývá mimo efektivity práce a celkových možností systémů také především cena tohoto prostředí a licenční politika. Podobné články obvykle začínají vytvořením jednoduchého projektu. Jelikož je však tento návrhový systém poměrně komplexní, tak si zaslouží před tímto krokem alespoň obecný popis, aby případný zájemce měl informaci o tom, jaké má možnosti. V prvním díle seriálu si proto projdeme filozofii Altium Designeru, možné typy projektů a systém knihoven, které jsou v každém návrhovém systému tím nejdůležitějším. 

Altium Designer

Altium Designer (AD) je produkt původně australské společnosti Altium Ltd., který navazuje na předchozí návrhový systém plošných spojů Protel a jako takový jej lze zařadit mezi profesionální návrhové systémy plošných spojů. 

V současné době Altium přešlo na systém upgradů Altium Designeru v podobě několika minoritních aktualizací ročně, které vychází přibližně jednou za měsíc. Aktualizace je možné provést automaticky a v průběhu roku přináší uživateli jak nové funkce, tak opravy ihned jakmile jsou k dispozici. S novým kalendářním rokem je potom vydána jedna majoritní aktualizace, kterou se doporučuje provést jako samostatnou instalaci.

Altium Designer s načteným PCB projektem (po kliknutí v plném rozlišení)

Licence

Licencování produktu je mírně odlišné od zažitých standardů, které používají ostatní výrobci software. V základu se software nabízí jako kompletní balíček všech funkcí, které jsou každému uživateli po zakoupení plně dostupné. Jedinou výjimkou je licence typu SE (System Engineering), která obsahuje veškeré funkce potřebné pro návrh schematické části a pro obvodové simulace, ale neumožňuje návrh plošného spoje.

Podle způsoby použití jsou dostupné tři typy licencí:

• On-demand – Licence je uložena na serveru Altium Ltd., k jejímu získání při každém spuštění AD je nutné připojení k internetu. Po přihlášení k Altium Live účtu jsou automaticky načteny licence, na které má uživatel nárok a může jednu z nich aktivovat. Pokud je dostupná posledně použitá licence, tak se automaticky použije. U tohoto typu licence lze provádět tzv. Roaming, kdy se licence vypůjčí na stanovenou dobu (lze nastavit počet hodin i dní) a připojení k internetu není po tuto dobu vyžadováno. Výhodou je sdílení stejné licence mezi více uživateli, kteří nepotřebují pracovat současně, a také možnost přístupu k licenci odkudkoliv.
• Private Server – Licence je uložena na uživatelském licenčním serveru, který se instaluje jako speciální aplikace společnosti Altium Ltd. Tato aplikace umožňuje pokročilý management licencí v rámci lokální sítě a odpovídá parametry tomu, co je označováno obvykle jako floating licence. Private Server je ideální pro větší skupiny návrhářů, pokud disponují trvale běžícím serverem.

Za zmínku jistě stojí také možnost požádat o licenci na plně funkční 15denní zkušební verzi a také existence studentské verze licence pro nekomerční použití obsahující všechny části systému. Studentské licence jsou platné 6 měsíců a vydávají se na základě vyplnění žádacího formuláře.

Pro uživatele, kteří potřebují projekty z Altium Designeru pouze otevírat a prohlížet, je dostupná Viewer licence, která je k dispozici zdarma a opět se vydává na základě vyplněné žádosti na stránkách Altia. V případě, že jste stávající uživatel Altium Designeru a máte aktivní Altium Live účet, tak si můžete vygenerovat Viewer licenci s nekonečnou platností přímo z Altium Designeru pomocí tlačítka Get Viewer Licence na stránce License Management.

Rozhraní AD pro nastavení licence, použití licence On-demand více uživateli a zvýrazněné tlačítko pro získání Viewer licence

Typy projektů

Jednotlivé návrhy jsou v AD děleny na projekty. Tyto projekty mohou být sdružovány do seskupení označovaných jako Design Project Group, které umožňuje načíst a ukládat společně související projekty (i různých typů). V AD najdeme celkem 4 typy projektů:

• PCB Project – základní typ projektu pro návrh plošného spoje. Takovýto projekt obsahuje především schematické podklady pro návrh plošného spoje, soubor plošného spoje (ten obsahuje mimo vlastního návrhu i nastavení skladby a pravidel pro návrh spojů), knihovny, případně další soubory s dokumentací a s nastavenými pro výstupy atd.
• Multiboard Project – typ projektu, který umožňuje návrh vícedeskových sestav. Multiboard projekt sdružuje jednotlivé podružné PCB projekty, ze kterých je vícedesková sestava skládá a umožňuje definování logického propojení desek ve schematickém editoru Multiboard projektu. V části Multiboard Assembly se pomocí 3D modelů jednotlivých desek definuje vzájemné sesazení desek do vícedeskové sestavy.
• Integrated library – projekt jehož výstupem je obecně použitelná integrovaná knihovna. Součástí jsou knihovny schematických prvků (*.SchLib) včetně navázaných simulační modelů a pouzder pro plošný spoj (*.PcbLib), které obsahují také 3D modely.
• Script – projekt slouží k vývoji a odladění uživatelsky definovaných funkcí AD.

Práce s knihovnami

Součástí instalace Altium Designeru jsou knihovny několika součástek a konektorů, které jsou dodávány jako takzvané integrované knihovny (*.IntLib). Takto vytvořený soubor knihovny obsahuje všechny potřebné části pro návrh a simulaci, jedná se tedy o schematickou značku, 2D a 3D model pouzdra, simulační model a logistické údaje (odkazy na dokumentaci, prodejce atd.). Ne všechny komponenty v dodávaných knihovnách obsahují všechny tyto části, ale je možné je volitelně doplňovat a jde spíše o určité naznačení, jak knihovna může vypadat.  

Hlavním zdrojem již připravených součástek v Altium Designeru je panel Manufacturer Part Search, ve kterém můžete součástky vyhledávat a prostřednictvím propojené databáze Octopart získávat veškerá data ohledně součástek, jako např. technické parametry a logistické údaje včetně aktualizovaných skladových zásob a cen u dostupných dodavatelů. Altium postupně k součástkám doplňuje potřebné modely, tedy schematickou značku a footprint včetně 3D modelů, takže je součástky možné přímo použít v projektu (přetažením z panelu do schématu) nebo je stáhnout do vlastní knihovny. Od roku 2021 k těmto součástkám také postupně přibývají jejich SPICE simulační modely.

Vyhledávání součástek v panelu Manufacturer Part Search a ukázka dostupných informací o součástce, včetně náhledu schematické značky a footprintu

Další knihovny jsou potom dostupné na stránkách Altium Community Libraries a na získávání 3D modelů komponent je vhodný portál 3D ContentCentral.

Integrovanou knihovnu lze mimo klasického postupu vytvořit z existujícího projektu (Design -> Make Integrated Library). Tato funkce je výhodná především pro vytvoření lehce přenosného projektu. Ten pak obsahuje mimo schémat, návrhu desky plošného spoje i jedinou knihovnu, která v sobě sdružuje všechny použité komponenty tohoto projektu.

Integrované knihovny však netvoří jediný typ knihoven v AD. Lze použít samostatné schematické knihovny (*.SchLib) a knihovny pouzder (*.PcbLib) které představují jednotlivé součásti integrované knihovny. Každá dílčí knihovna pak obsahuje odkaz na jinou dílčí knihovnu obsahující například odpovídající model pouzdra. 

Dalším typem jsou databázové knihovny, kde každý záznam představuje jednu součástku a součástí definice je také odkaz na konkrétní model komponenty (schematickou značku a footprint) uložený zpravidla na serveru. Lze tak pohodlně použít jeden model pro více součástek nebo také například měnit odkaz na prodejce, skladové číslo apod. nezávisle na vlastním modelu komponenty. Tento způsob ulehčuje současnou práci více členů týmu na společném projektu a umožňují centralizovanou správu knihoven.

Posledním typem knihovny, které lze v Altium Designeru používat, jsou tzv. serverové (Managed) knihovny. Jedná o nejpokročilejší formu knihovny, která umožňuje snadné sdílení a centralizovanou správu knihovny. Součástí je také zabudovaný systém pro správu verzí, díky čemuž je možné sledovat a zaznamenávat historii změn. Serverové knihovny nabízí také další funkce, které budou více popsány v další části seriálu. Možnost vytvoření a používání serverových knihoven je podmíněna používáním serverového data management systému Concord Pro (lokální instalace ve firmě) nebo služby Altium 365 (cloudová verze).

Zdroje informací

Učit se od začátku pracovat v novém softwaru je často náročné a vyžaduje hodně úsilí a času na zorientování se v novém prostředí a pochopení nových principů. Každý uživatel má však k dispozici nespočet zdrojů, ze kterých může čerpat a které v začátcích pomohou:

• Altium online dokumentace – pro úplný začátek můžete využít návod, jak začít v Altium Designeru krok za krokem, na který navazuje velmi rozsáhlý a podrobný popis všech částí Altium Designeru i dalších produktů.
• Nápověda pod klávesou F1 – přímo v Altium Designeru stačí postát kurzorem myši nad jakýmkoliv objektem, panelem nebo nabídkou v menu a stisknout klávesu F1. Vzápětí se otevře online dokumentace s výkladem k danému objektu, panelu nebo příkazu.
• Altium Academy YouTube kanál – na Altium Academy naleznete jak tematicky ucelené kurzy Altium Designeru, tak jednotlivá informativní videa kratšího formátu na různá témata, např. představení nových funkcí.
• AltiumLive komunita – s aktivním Altium Live účtem máte přístup k Altium Live fórum, kde se setkávají uživatelé Altium Designeru z celého světa a navzájem si pomáhají, případně sdílí zkušenosti a postřehy z používání Altium Designeru.
• České webináře – pravidelně pro Vás připravujeme a vysíláme webináře na různá témata i pro různé úrovně uživatelů Altium Designeru. Záznamy našich webinářů naleznete na našem YouTube kanále.
• Školení – pravidelně vypisujeme termíny školení, v rámci kterého Vás komplexně provedeme základy návrhu DPS v Altium Designeru.

Závěr

V příštím díle seriálu se po tomto nutném základním přehledu budeme věnovat postupu práce v AD při navrhování jednoduchého plošného spoje od založení projektu po generování podkladů pro výrobu. V dalších dílech se pak postupně budeme představovat různé možností AD jako je především nastavení online DRC, pokročilé postupy kreslení spojů, použití návrhových oblastí (rooms), návrh „vícekanálového“ zařízení (multi-channel), vytvoření různých verzi plošného spoje, vytvoření knihovny, a několik dalších. Možnosti AD jsou z tohoto hlediska velice široké a kompletní popis všech postupů by znamenal spíše přeložení dokumentace, což není cílem tohoto seriálu. Chci zájemcům pouze představit některé postupy, které mohou ulehčit práci a být přínosné při tvorbě elektronických zařízení.