設計バリアント

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スマートウォッチの3つのバリエーションのコンセプト画像

製品がその製品のバリエーションとして、異なるオプションや機能を持つ複数のバージョンで設計・生産される必要がある場合、設計バリアントを実装することで、各バリエーションごとに独自の設計バージョンを作成する必要がなくなります。

実際には、設計バリアントは同じベース設計を使用しますが、PCBアセンブリはバリエーションで指定されたコンポーネントセットで構成されます。その後、製造出力(BOM、P&P、組立図面など)を生成する際にバリエーションを指定することができ、これにより製品の組み立て方が決定されます。

同じ基本設計のバリエーションを作成する能力は、Altium DesignerでPCBプロジェクトが作成される方法に大きな柔軟性を加えます。バリアントを使用すると、ボード設計の任意の数のバリエーションを定義でき、各コンポーネントは次のように設定できます:

  • ボードに取り付けられている。
  • ボードに取り付けられていない。
  • ボードに取り付けられているが、その値などのコンポーネントパラメータが変更されている。
  • 代替交換部品として、完全に異なるコンポーネント。

これらのタイプのバリエーションを使用する設計バリアントはすべて、アセンブリバリアントとして参照されます。これは、アセンブリプロセスにのみ影響を与えるためです。この場合、すべてのバリアントは同じベアボードを共有します。

Altium Designerは、PCB上のコンポーネントのオーバーレイ情報の変更もサポートしています。たとえば、コンポーネントのコメントを変更する場合などです。このような変更には、2つのオーバーレイスクリーンの製造が必要となり、結果として2種類の異なるベアボードの製造につながります。このタイプのバリアントは、製造バリアントと呼ばれます。

設計バリアントは、Altium Designerのバリアント管理ダイアログまたはバリアントマネージャドキュメントベースのインターフェースで管理、作成、編集されます。Project » Variantsコマンドをメインメニューから、またはプロジェクトのエントリのコンテキストメニューからバリアントコマンドを使用して、プロジェクトパネルにアクセスします。詳細については、以下のページを参照してください:

論理コンポーネントと物理コンポーネント

Altium Designerには、基本的に2種類のコンポーネントがあることを理解することが役立ちます。それは、論理コンポーネントと物理コンポーネントです。この区別は、回路図シートに配置されたコンポーネントが論理コンポーネントであり、それぞれが最終的に組み立てられたPCB上に取り付けられる物理コンポーネントを表す概念的なエンティティであるということです。

この一対一の論理対物理モデルは、シンプルな設計にはうまく機能しますが、Altium Designerのより強力な機能をサポートすることはできません。これの例としては、回路のセクションが必要な回数だけ「スタンプアウト」されるマルチチャネル設計や、ボード設計の各バリエーションに異なるコンポーネントが取り付けられる単一の設計が実装されるバリアントがあります。このような機能は、一つの論理コンポーネントが複数の物理コンポーネントを表す能力を必要とします。

Altium Designerは、そのコンパイラ技術を通じて、この一対多の能力を提供します。論理設計がコンパイルされると(自動化されたプロセス)、各物理コンポーネントはメモリ内にインスタンス化され、ボード設計スペースへの転送の準備が整います。

物理コンポーネントにアクセスする必要がある状況、例えば設計のバリエーションを定義する際などに対応するために、物理設計は回路図エディタ内でも、回路図シートの下部に位置するタブを通じて利用可能になっています。ここで、最も左にあるエディタタブは(通常の)キャプチャされた論理設計を選択し、他の「コンパイルされた」タブはPCB設計スペースに転送される予定の同等の物理設計を表しています - コンパイルされたタブの下の回路図は読み取り専用であることに注意してください。

設計内でのバリエーションの扱い方についてもっと学びたい場合は、設計内のバリエーションの扱い方ページを参照してください。

スキーマティックエディターの物理設計ビューで作業中、特定のバリアントで回路図エディターの物理的な回路図設計ビュー。希望するプロジェクトのバリエーションを選択するには、プロジェクトパネルでバリアントエントリーをダブルクリックします。

設計変更を調査するには、プロジェクトパネルで必要なバリアントをダブルクリックし、回路図のコンパイル済み(物理設計)タブに切り替えます。コンパイル済みタブには、設計スペースの上部に異なるアクティブバーが表示され、バリアント固有のボタンが含まれます。これらのボタンは、プロジェクトパネルでバリアントが選択されている場合にのみ利用可能です。

プロジェクトを閉じる前に設定された最後のバリアントは記憶され、プロジェクトを再開したときに表示されるバリアントになります。

コンパイル済みタブに切り替えると、利用可能なメニューエントリが変更され、物理設計を表示しているときに実行できるコマンドを反映することに注意してください。回路図シートの下部にある論理設計タブ(エディタ)をクリックして、標準の編集メニューに戻ります。

バリエーションの種類

「バリアント」機能は、その名前が示す通り、元の「ベース」となるPCB設計のバリエーションを作成します。このベース設計が確立されると、バリアントはバリアントマネージャーで、ボードコンポーネントを「取り付け済み」、「変更されたパラメータで取り付け済み」、「取り付けなし」、または「代替部品を使用」するように設定することによって確立されます。

取り付け済み

「取り付け済み」は、バリエーションが適用される前のコンポーネントのデフォルト状態です - つまり、取り付け済みであれば、変更されていません。新しいバリエーションがバリアント管理ダイアログ(下記参照)で作成されると、すべてのコンポーネントは取り付け済みとしてデフォルトになり、これは空のセルとして取り付け済みコンポーネントの状態を表します。

変更されたパラメータで取り付け済み

バリアント定義プロセスにより、コンポーネントのパラメーターを任意に変更することができます。パラメーターの値を変更することはローカルな変更であり、出力ドキュメントにのみ影響を与えます - 元の回路図や、パラメーターが変更されたコンポーネント自体は、何ら変更されません。下の画像では、C8Valueパラメーターを変更されており、その変更は値の文字列を表示するために使用されているイタリック体で示されています。

未装着

コンポーネントがNot Fittedに設定されている場合、それは回路図上に存在し続け、PCBに転送されます(フットプリントを配置できますが)、BOMなどの適切な出力ドキュメントからは削除されます。Not Fittedコンポーネントがドキュメントにどのように表示されるかは設定できます。例えば、回路図やPCB図面の出力で、×印でマークされるように設定することができます。詳細については、設計ドキュメントの異なるコンポーネントの表示設定をご覧ください。

選択されたバリエーション(BGA)では、C6は取り付けられていますが、C5とC7は取り付けられておらず、C8は取り付けられていますが、パラメータ値が異なります。
選択されたバリエーション(BGA)では、C6は取り付けられていますが、C5とC7は取り付けられておらず、C8は取り付けられていますが、パラメータ値が異なります。

 

代替部品

変更点は、代替部品として全く異なるコンポーネントに設定することもできます。回路図エディタでコンパイルされたタブが選択されると、バリアント間の切り替え時に代替部品が表示されます。このタイプの変更において、代替部品は基本部品と同じ一連の回路図ピンを共有し、同じ位置に配置されている必要があります。これは、設計がコンパイルされたときに接続性が有効であることを保証するための重要な要件です。下の画像にカーソルを合わせると、TSOPバリアントでのR3およびQ1の代替部品が表示されます。

代替部品の例、バリアント
Q1はBGAバリアントではNPNトランジスタであり、TSOPバリアントではJFETです(TSOPを表示するには画像にマウスを合わせてください)- 各ケースで同じピンが使用されていることに注意してください。

代替部品がPCB上で扱われる方法は2つあります:

  • フットプリントが同じ場合 – 選択された代替部品が基本部品と同じフットプリント名を持つ場合、そのフットプリントのインスタンスは1つだけPCBに転送されます。複数のフットプリントをコンポーネントに割り当てることができるため、各バリアントのバリアント管理ダイアログで正しいフットプリントが選択されていることを確認する必要があります。
  • フットプリントが変更される場合 – 選択された代替部品が基本部品と異なるフットプリント名を持つ場合、両方のフットプリントがPCBに転送されます。その後、PCB上で2つのフットプリントをどのように配置するかを決定する必要があります。両方のフットプリントは同じ指定子を持つことに注意してください。なぜなら、一方または他方のコンポーネントのみが装着されるからです。下のアニメーションは、一方のバリアントがBGA SRAMを持ち、もう一方のバリアントがTSOP SRAMを持つ場合に、この状況をどのように扱うかを示しています。

コンポーネントのタイプを変更する

代替部品を選択する能力は、同じタイプのコンポーネントを選択することに限定されていないため、例えば、基本コンポーネントが抵抗器である場合、代替部品としてキャパシタを定義することができます。このタイプの代替部品の結果を認識しておくことが重要です:

  • 指定子 – 各論理的な基本コンポーネントには1つの指定子しかなく、この指定子がすべてのバリアントに使用されます。例えば、抵抗器をキャパシタに交換する場合、これを示すために特別な指定子の接頭辞を使用することを検討するかもしれません。例:R_CR-C
  • ピン – 代替コンポーネントは、基本コンポーネントと同じ数のピンを持ち、これらのピンは同じ位置にあり、同じ電気的タイプでなければなりません。これらの条件が満たされていない場合は警告が表示されます。

マルチチャネル設計

メイン記事: マルチシートおよびマルチチャネル設計

マルチチャネル設計では、設計者が単一の回路図シート、またはシートのツリーを指名して、この設計のセクションを複数回繰り返すことができます。手動でのコピー&ペーストは不要で、ソフトウェアがこのプロセスを管理し、設計者は繰り返されるコンポーネントを識別するために使用される注釈方法を定義するだけです。

Altium Designerでは、マルチチャネル設計において、選択されたバリアントに対して基本コンポーネントを完全に異なるコンポーネントに置き換える機能がサポートされています。

このアニメーションでは、BGAバリエーションには2つのSRAMが搭載されているのに対し、TSOPバリエーションには4つのSRAMが搭載されています。これは、BGAバリエーションの2つのメモリチャネルのうち1つを搭載しないことで実現されています。 このアニメーションでは、BGAバリエーションには2つのSRAMが搭載されているのに対し、TSOPバリエーションには4つのSRAMが搭載されています。これは、BGAバリエーションの2つのメモリチャネルのうち1つを搭載しないことで実現されています。

チャネルに関しては、バリエーションは全チャネルまたは特定のチャネルにわたってコンポーネントが変更されることがあります。これには、コンポーネントの搭載/非搭載、特定のコンポーネントパラメータの変更、または代替部品が含まれます。

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注記

利用できる機能は、Altium 製品のアクセスレベルによって異なります。Altium Designer ソフトウェア サブスクリプション の様々なレベルに含まれる機能と、Altium 365 プラットフォーム で提供されるアプリケーションを通じて提供される機能を比較してください。

ソフトウェアの機能が見つからない場合は、Altium の営業担当者に連絡して 詳細を確認してください。

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