3.2. Продукты ALTIUM

Компания Altium или Altium Limited (до 2001 г. – Protel) является одним из ведущих разработчиков программного обеспечения для проектирования электронных устройств и систем. Такие продукты компании, как Altium Designer, P-CAD, Tasking и др. широко известны в мире и зарекомендовали себя как удобные и надёжные инструменты для разработчиков электроники.

P-CAD. Система проектирования радиоэлектронной аппаратуры Р-САD на сегодняшний день является

одной из самых известных и распространенных в нашей стране САПР печатных плат для компьютеров. Свое название Personal Computer-Aided Design (сокращенно Р-САD) пакет получил по имени разработавшей его фирмы – Personal САD Sуstems.

В 1988 г. права на Р-САD получила фирма САDАМ Соmраnу, которая выпустила версию Р-САD 4.5, завоевавшую тогда, еще в Советском Союзе, большую популярность. Она была русифицирована, для нее были созданы обширные библиотеки отечественных компонентов, а главное, именно для нее были решены проблемы выхода на отечественное технологическое оборудование – фотоплоттеры и сверлильные автоматы.

В 1992 г. Р-САD опять сменил своего владельца, теперь им стала фирма Altium, которая серьезно изменила пакет. Уже в июне 1992 г. она выпустила версию Р-САD 6.0, в которой перешла к арифметике с плавающей запятой. Благодаря этому на два порядка повысилась разрешающая способность графических редакторов, были устранены многие проблемы и практически сняты ограничения на сложность проекта. Еще одно достоинство – повышение качества трассировки печатных плат за счет устранения ошибок в алгоритме оптимизации Р-САD 4.5. Но изменение форматов данных из-за перехода от 16- к 32-разрядным форматам описания данных потребовало создания специальных программ для конвертации существующих библиотек. Версия была русифицирована. Под русификацией (в случае этой версии и версии 4.5) подразумевалась только возможность нанесения символов кириллицы на схему и плату.

В октябре 1993 г. появилась версия 7.0, а в сентябре 1994 г. версия 8.0. Основные изменения были внесены в интерфейс системы, что повысило удобство работы с ней.

В 1995 г. права на пакет приобрела американская фирма Аccel Тесhnologies, которая вскоре завершила DOS-линию версий пакета, выпустив в начале 1997 г. их заключительный релиз – Р-САD 8.7.

За девять месяцев до этого фирма организовала презентацию давно ожидаемой версии системы для Windows. Она получила новое название – Аccel ЕDА, в котором отражалось название фирмы и назначение пакета (ЕDА – Еlесtronic Design Automation). В качестве стартового номера версии новой программы был выбран номер «12».

Осенью 1997 г. была выпущена 13-я версия Аccel ЕDА, в которую были внесены некоторые изменения по сравнению с версией 12. Так, в частности, было увеличено число одновременно открытых библиотек с 10 до 99, добавлена утилита InterRoute Gold для интерактивной трассировки и т. д. В 1998 г. была выпущена версия 14 (которую планировали русифицировать, но события 1998 года в нашей стране помешали этому), а в сентябре 1999 г. версия 15 пакета Аccel ЕDА.

В январе 2000 г. произошло слияние двух ведущих разработчиков ЕDА-систем: австралийской фирмы Рrоtеl International и американской Аccel Тесhnologies, которые объединили свои усилия под торговой маркой фирмы Рrоtеl. Фирма Protel решила вернуть прежнее название пакету. Он стал называться Р-САD 2000. Protel много сделала для развития пакета Р-СAD и доведения его функциональности до уровня своего базового пакета Рrotel. Так, в состав пакета Р-САD 2000 был внедрен новый бессеточный трассировщик Р-САD Shaре Ваsed, который составил конкуренцию трассировщику SРЕССТRА фирмы Саdenсе.

В версии Р-САD 2001 в пакет была добавлена система моделирования аналоговых, цифровых и смешанных (аналого-цифровых) схем SIM99, использующая популярный стандарт Spice, что перевело Р-САD из разряда чисто конструкторских систем проектирования печатных плат в систему сквозного проектирования электронных устройств.

Дальнейшее развитие система проектирования получила в версии Р-САD 2002, где во всех графических редакторах появилась поддержка "мыши с колесиком", в редакторе печатных плат появился новый инструмент навигации – «Менеджер проекта» и возможность раскрашивать линии электрических соединений в разные цвета.

В конце 2004 г. появилась версия Р-САD 2004. Система сохранила привычный интерфейс, все внесенные изменения коснулись только редактора печатных плат. Наиболее значимым из них явилась замена автотрассировщика Р-САD Shape Ваsed на топологический автотрассировщик Situs.

Летом 2006 г. владелец программы, австралийская компания Altium, официально заявила, что прекращает развитие P-CAD. Разработчикам было предложено перейти на Altium Designer – более мощный продукт компании. После 30 июня 2008 г. легально приобрести P-CAD нельзя, но многие разработчики электронных устройств используют его до сих пор.

На сегодня P-CAD – это мощная система автоматизированного проектирования печатных плат электронных устройств (рис. 25), Программа способна выполнить весь цикл разработки, интерактивное размещение элементов и автотрассировку проводников, поиск ошибок на любой стадии проекта, подготовку документации, проверку целостности всех сигналов, анализ перекрестных искажений. Удобная справочная система и пользовательский интерфейс снижают "порог вхождения" для новичков.

P-CAD состоит из двух автономных модулей: Schematic (редактор электрических схем) и PCB (редактор печатных плат). Проекты схем могут содержать до 999 листов, а проекты плат – до 999 слоев размером 60х60 дюймов. Существуют возможности интерактивной разводки дифференциальных пар для минимизации электромагнитных помех, мультимаршрутная трассировка по заданным параметрам, ортогональное перетаскивание проводников.

Кроме основных подпрограмм, P-CAD имеет вспомогательные: Library Executive (менеджер библиотек), Symbol Editor (редактор символов элементов), Pattern Editor (редактор посадочных мест, корпусов элементов) и некоторые другие. Библиотеки P-CAD хранят более 27 000 элементов, сертифицированных по стандарту ISO 9001. Полностью поддерживаются форматы Gerber и ODB++.

Полный цикл проектирования печатных плат, выполняемый системой P‑CAD, включает:

· графический ввод электрических схем;

· смешанное аналого-цифровое моделирование на основе ядра Spice3;

· упаковку схемы на печатной плате;

· интерактивное размещение компонентов;

· интерактивную и автоматическую трассировку проводников;

· контроль ошибок в схеме и на печатной плате;

· выпуск документации;

· анализ целостности сигналов и перекрестных искажений;

· подготовку файлов Gerber и NC Drill для производства печатных плат;

· подготовку библиотек символов, топологических посадочных мест и моделей компонентов.

Окно программы P-CAD

В числе последних улучшений P-CAD, как было упомянуто выше, кроме добавления мощного трассировщика Situs из среды проектирования Altium Designer, стало еще добавление пакета CAMtastic для подготовки печатных плат к производству и пакетов аналогового и цифрового моделирования nVisage и Xspice.

Система автоматизированного проектирования использует англоязычный интерфейс. Проверенных или официальных русификаторов нет. Использование шрифтов True Type позволяет делать надписи на русском языке.

Последней официальной версией стала P-CAD 2006 SP2, вышедшая в 2006 г.

Altium Designer. Altium Designer – комплексная система автоматизированного проектирования элек-

тронных средств, разработанная австралийской компанией Altium. Данная программа появилась в 2000 г. и изначально имела название Protel. В 2006 г. был проведён ребрендинг программного продукта, и он получил текущее название, последняя версия которого называется Altium Designer 13 (рис. 26).

Окно программы Altium Designer

Сегодня Altium Designer – это система, позволяющая реализовывать проекты электронных средств на уровне схемы или программного кода с последующей передачей информации проектировщику ПЛИС или печатных плат. Отличительной особенностью программы является проектная структура и сквозная целостность ведения разработки на разных уровнях проектирования. Иными словами, изменения в разработке на уровне платы могут мгновенно быть переданы на уровень ПЛИС или схемы и обратно.

Так же в качестве приоритетного направления разработчиков данной программы стоит отметить
интеграцию ECAD и MCAD систем (рис. 27). Теперь разработка печатных плат возможна в трёхмер-
ном виде с двунаправленной передачей информации в механические САПР (Solid Works, Pro/Engineer)
(рис. 28).

Данный пакет состоит из двух продуктов, базирующихся на единой интегрированной платформе DXP; возможность работы с тем или иным из них зависит от типа приобретённой лицензии: Altium Designer Custom Board Front-End Design-проектирование ПЛИС, схемотехническое проектирование и моделирование; Altium Designer Custom Board Implementation – проектирование печатных плат и ПЛИС.

В состав программного комплекса Altium Designer входит весь необходимый инструментарий для разработки, редактирования и отладки проектов на базе электрических схем и ПЛИС. Редактор схем позволяет вводить многоиерархические и многоканальные схемы любой сложности, а также проводить смешанное цифро-аналоговое моделирование. Библиотеки программы содержат более 90 000 готовых компонентов, у многих из которых имеются модели посадочных мест, Spice и Ibis-модели, а также трёхмерные модели. Любую из вышеперечисленных моделей можно создать внутренними средствами программы.

Редактор печатных плат Altium Designer содержит мощные средства интерактивного размещения компонентов и трассировки проводников, которые совместно с интуитивной и полностью визуализированной системой установки правил проектирования максимально упрощают процесс разработки электроники. Инструменты трассировки учитывают все требования, предъявляемые современными технологиями разработок, например, при трассировке дифференциальных пар или ВЧ-участков плат. В состав программы входит автоматический трассировщик Situs, в котором используются наиболее прогрессивные алгоритмы трассировки печатных проводников.

Описание компонента в Altium Designer

Результат работы программы Altium Designer

Altium Designer предоставляет также следующие возможности.

Редактор библиотек. Библиотеки программы содержат более 90000 компонентов и постоянно обновляются, причем имеется возможность импорта уже готовых библиотек из PCAD 2000-2006, а также возможность создавать собственные библиотеки символов, посадочных мест, трехмерных моделей и текстовых Spice-моделей для моделирования.

Моделирование. Altium Designer позволяет выполнять стандартный набор процедур смешанного цифро-аналогового моделирования. Запуск цифро-аналогового моделирования на базе Spice 3f5/XSpice происходит непосредственно с введенной принципиальной схемы и предоставляет в распоряжение разработчика мощные средства анализа, включая такие, как вариация параметров и статистический анализ методом Монте-Карло. В комплект поставки включено более 20 000 математических моделей.

Анализ целостности сигналов (Signal Integrity). Предварительный расчет импеданса и возможных отражений может быть выполнен на схемотехническом уровне еще до этапа компоновки и трассировки печатных плат, позволяя предотвратить возможные проблемы на ранних стадиях проектирования и правильно подобрать элементную базу. Импедансы, отражения и возможные перекрестные отражения могут быть уточнены (перерасчитаны) на заключительных этапах разработки и контроля топологии. Целостность сигналов может быть проанализирована при верификации (функция DRC) топологии.

Редактор печатных плат. С помощью мощной, полностью визуализированной системы задания и проверки правил проектирования пользователь получает полный контроль над процессом разработки топологии.

Мощные возможности интерактивной трассировки, такие как трассировка нескольких параллельно идущих проводников (Multiple Traces) и разводка дифференциальных пар, вместе с рациональным набором правил проектирования значительно ускоряют работу конструктора.

Выходная документация. Altium Designer поддерживает широкий перечень выходных форматов, таких как: ODB++, Gerber, NC Drill, IPC-D-356, VHDL, может генерировать списки соединений в форматах большинства сторонних систем проектирования, а также генерировать разнообразные отчеты (например, Bill of Materials, на основе которого довольно просто оформить перечни элементов и спецификации по ЕСКД с помощью утилиты «Документатор» отечественной разработки, рис. 29).

Окно вывода фрагмента платы в программе Altium Designer

Работа над всеми частями проекта ведётся в единой управляющей оболочке Design Explorer, что позволяет разработчику контролировать целостность проекта на всех этапах проектирования. Таким образом, изменения, внесённые на любом этапе, автоматически передаются на все связанные стадии проекта. В дополнение к мощным средствам разработки, Altium Designer имеет широкие возможности импорта и экспорта сторонних систем проектирования и поддерживает практически все стандартные форматы выходных файлов (Gerber, ODB++, DXF и т. д.). Полностью поддерживаются все наработки в виде схем, плат и библиотек из всех последних версий P-CAD.

CircuitMaker. Пакет программ CircuitMaker относится к "легким" системам САПР электроники и в ос-

новном предназначен для обучения навыкам схемотехнического моделирования смешанных аналого-цифровых устройств и разработки печатных плат на компьютерах под управлением Windows. Он имеет некоторые особенности, ориентированные на применение в учебном процессе (рис. 30).

Окно программы CircuitMaker

Пакет программ CircuitMaker разработан фирмой MicroCode Engineering (www.altium.com). С его помощью производится графический ввод принципиальных электрических схем, моделирование смешанных аналого-цифровых устройств и разработка печатных плат. Фактически в одном пакете имеется компьютерная виртуальная электронная лаборатория, выполняющая цикл сквозного проектирования электронной аппаратуры широкого профиля. Программа CircuitMaker обеспечивает графический ввод принципиальных схем и их моделирование. Разработка печатных плат производится с помощью входящей в состав пакета программы TraxMaker (в дальнейшем она в соответствии с технической политикой компании Titleium Limited может быть заменена соответствующим модулем пакета Protel) или внешних программ Pads,
P-CAD, Protel и др. В наиболее привлекательной, студенческой, версии пакета список соединений проекта, необходимый для разработки печатных плат, выполняется только в формате программы TraxMaker, которая не входит в его состав. Поэтому студенческую версию практически можно использовать только для схемотехнического моделирования.

Таким образом, CircuitMaker – это мощный программный продукт, предназначенный для быстрого и легкого создания электрических принципиальных схем, а также моделирования их работы. Последнее время пакет не имеет обширного распространения в связи с появлением пробных и студенческих версий более широкого пакета Altium Designer.