Разработка посадочных мест (Footprint) компонентов

При реализации баз компонентов в программе PCAD использовались библиотеки одного типа (с расширением .lib). Эти библиотеки можно было назвать интегрированными, т.к. внутри них хранились символы, посадочные места и сами компоненты. В программе Altium Designer, как было показано выше, для каждого типа объектов имеются свои библиотеки. При этом библиотеки символов по сути представляют собой библиотеки компонентов, однако библиотеки посадочных мест имеют отдельное расширение; остальные три типа моделей (3D, Spice, IBIS) не имеют своего типа библиотек и хранятся в виде отдельных файлов.

Итак, после создания компонента в виде символа микросхемы К1554ЛА3 приступим к созданию посадочного места этой микросхемы. Начнём с создания новой библиотеки, для чего выполним команду File > New > Library > PCB Library.
 

Рис. 10. Интерфейс редактора посадочных мест

 
Для работы с редактором посадочных мест используется панель  PCB Library, которая может не запуститься автоматически. Для отображения указанной панели необходимо найти её в группе панелей PCB в левой нижней части экрана. После этого интерфейс программы примет вид, показанный на рисунке 10, причём нетрудно заметить, что по умолчанию новый документ запускается в милах (mil). Такие операции, как настройка рабочей области, сетки, свойства линии и других графических объектов «по умолчанию» мы будем рассматривать в следующей статье; в данном случае установим параметры только для текущей библиотеки.
 

Рис. 11. Настройки рабочей области редактора посадочных мест

Для установки параметров выполним команду Tools>Library Options, и на экране появится окно, показанное на рисунке 11, где выставляются единицы измерения (в поле Units), шаг сетки (Snap Grid), шаг сетки для установки компонентов (Component Grid, для библиотек эта сетка не используется) и две видимые сетки (Grid 1 и Grid 2). Видимые сетки задаются относительно сетки  Snap Grid, первая должна быть равна шагу сетки, вторая – в десять раз больше, тогда настройки сеток Altium Designer будут идентичны настройкам сеток PCAD. Остальные параметры в данном окне пока несущественны, поэтому принимаем изменения нажатием кнопки ОК. Теперь на экране отображается светлая сетка, а при увеличении масштаба изображения появится тёмная сетка.

Приступим непосредственно к созданию посадочного места, которое состоит из двух этапов:
- установка контактных площадок;
- разработка графического изображения корпуса компонента.

Создание посадочного места может быть выполнено двумя способами: вручную и с помощью мастера. Сначала рассмотрим «ручной» вариант на примере посадочного места резистора, а затем с помощью мастера реализуем посадочное место для описанной выше микросхемы.

Рис. 12. Параметры контактной площадки

Для создания нового посадочного места выполним команду  Tools > New Blank Component, после чего в панели PCB Library появится новое посадочное место с условным названием. Чтобы задать необходимое название создаваемому корпусу, необходимо выполнить двойной щелчок мыши на его надписи в панели PCB Library (в нашем случае вводим название Resistor).

1. Для установки контактных площадок выполним команду Place > Pad, и нажмём клавишу  Tab для описания параметров контактной площадки. В появившемся окне (см. рис. 12) необходимо задать параметры отверстия (в поле Hole Information) и параметры контактной площадки (в поле Size and  Shape). Кроме этого, могут быть заданы дополнительные параметры (см. рис. 12), причём для площадки под поверхностный монтаж сначала необходимо указать слой в поле Layer, после чего поле Hole Information будет недоступно. Нумерацию контактных площадок следует начинать с единицы, т.к. здесь указываются номера физических выводов микросхемы. Нулевой номер контактной площадки обычно используется для крепежных отверстий. Для резистора устанавливаем две контактные площадки, причем первую – в начало координат, а вторую на 10 мм правее (4 шага основной сетки).

2. Вторым этапом создания посадочного места является разработка графики, причём она должна быть выполнена в определённом слое. Более подробно работа со слоями в программе Altium Designer будет рассмотрена в одной из последующих статей. В нашем случае контур корпуса компонента должен быть выполнен в слое Top Overlay. Выбор слоёв производится кнопками с их названиями в нижней части экрана (см. рис. 10). Теперь в выбранном слое будем создавать контур компонента с помощью команды  Place > Line, которая имеет некоторые отличия от аналогичной команды, используемой в редакторе символов. Во-первых, переключение сеток при нажатии клавиши G здесь происходит не между заранее заданными значениями, а путём выбора сетки из списка (можно задать пользовательское значение Set Snap Grid). Во-вторых, вместо пяти режимов рисования каждый режим разбит на подрежимы, как показано на рисунке 13. Режимы переключаются комбинацией клавиш  Shift + Space и отличаются ортогональностью. Подрежимы переключаются клавишей Shift и отличаются положением начального сегмента. После завершения рисования корпуса резистора изображение на экране должно соответствовать рисунку 14.

В качестве особенностей данного редактора (по сравнению с PCAD Pattern Editor) необходимо отметить следующие:
- не ставится атрибут  RefDes; здесь, как и в редакторе символов, он будет установлен автоматически над корпусом компонента;
- не задаётся точка привязки, и отсутствуют элементы Glue Point (точка приклейки), Pick Point (точка захвата для автоматической установки) и  Test Point  (тестовая точка). Точка привязки по умолчанию задана в начале координат, а точки  Glue Point и  Pick Point с ней совпадают, поэтому, если возникает необходимость в их использовании, следует располагать начало координат в геометрическом центре компонента. Данную операцию удобно выполнять по окончании разработки посадочного места (с помощью команды Edit>SetReference>Center).

Когда разработка посадочного места резистора закончена, покажем, как создать более сложное посадочное место микросхемы в режиме мастера. Для запуска мастера выполним команду Tools > Component Wizard. На экране появится диалоговое окно мастера создания посадочных мест, и после нажатия кнопки Nextбудет предложено выбрать тип корпуса и единицы измерения (см. рис. 15). Далее, в пошаговом режиме будет предложено задать набор параметров, которые описывают создаваемую модель, – например, параметры контактной площадки, число выводов, толщину линии корпуса и т.д. В нашем случае создаём корпус с 14 выводами. На последнем шаге будет предложено указать название посадочного места.

После завершения работы мастера сохраним библиотеку нажатием пиктограммы с изображением дискеты. Теперь мы имеем в своём распоряжении две библиотеки: в одной хранится символ микросхемы, а в другой – посадочные места резистора и микросхемы. Последним этапом нашей работы, по результатам которого можно будет использовать полнофункциональный компонент на схеме и плате, является установка ссылки для компонента на модель посадочного места. Данная процедура может быть выполнена различными способами, и существуют несколько вариантов реализации библиотек. В рассматриваемом примере будет показан метод, который предполагает хранение всех компонентов и моделей в виде интегрированных библиотек.

Для создания интегрированной библиотеки выполним команду File > New>Project>Integrated Library, после чего в структуре панели Project добавится новый документ, который необходимо сохранить, нажав на нём правой кнопкой мыши и выполнив команду  Save Project. Теперь необходимо добавить в структуру созданного проекта ранее созданные библиотеки путём их перемещения в дереве панели Project (см. рис. 16).

Рис. 16. Создание интегрированной библиотеки

 
Когда все необходимые библиотеки находятся в структуре интегрированной библиотеки, можно выполнять подключение моделей к соответствующим компонентам. В нашем случае необходимо открыть библиотеку символов и нажать кнопку  Add Footprint в окне подключения моделей (см. рис. 3). В результате на экране появится окно PCB Model (см. рис. 17), где после нажатия кнопки Browse необходимо указать требуемый корпус. Причём посадочные места, доступные по кнопке  Browse, сразу имеют ссылку на библиотеку посадочных мест, которая находится в интегрированной библиотеке.

Теперь мы имеем готовый компонент К1554ЛА3, но прежде чем его использовать, необходимо сделать проверку. Она может быть выполнена по отдельности на каждом этапе разработки (символ, посадочное место и т.д.), или можно выполнить полную проверку библиотеки компонентов. Проверки первого типа выполняются командой Reports > Component Rule Check, как в редакторе символов, так и в редакторе посадочных мест, и фиксируют простейшие ошибки: наличие дублирующихся выводов, атрибутов и т.д.

Общая проверка библиотеки компонентов выполняется компиляцией, по результатам которой будет сгенерирован файл *.IntLib, который можно в дальнейшем использовать для работы при создании схем. Итак, выполним компиляцию проекта Project > Compile Integrated Library…, по результатам которой интегрированная библиотека будет автоматически подключена к программе и готова к использованию. В нашем случае мы не стали задавать настройки компиляции, т.е. сделали проверку библиотеки по правилам, заданным «по умолчанию» и, соответственно, избежали каких-либо ошибок в проекте. Компиляция и работа над её ошибками будут рассмотрены подробно в одной из последующих статей.

В заключение следует отметить, что процесс разработки библиотек в программе Altium Designer значительно упрощён (по сравнению с PCAD) за счёт исключения этапа заполнения таблицы соответствия выводов, но при этом немного усложнён этап разработки символа, поскольку теперь необходимо рисовать по отдельности каждую ячейку сложной микросхемы. В данной статье приведена самая предварительная информация о разработке библиотек и ведения баз данных в Altium Designer. Некоторые вопросы будут рассмотрены в последующих главах. Боле подробно с ней можно ознакомиться в справочном руководстве. В папке Help установочной директории Altium Designer этой теме посвящены документы AR0104, TU0103 и AP0134.

В следующей главе будет описан процесс разработки электрических принципиальных схем и компиляция проекта.