قسمت اول: آلتیوم دیزاینر چیست؟

مقدمه

سلام به همراهان همیشگی، قصد دارم آموزش آلتیوم دیزاینر رو از صفر تا جایی‌که دوستان علاقمندی نشون‌بدن آموزش‌بدم. اما چی‌شد که این تصمیم را گرفتم؟ من سال‌های پیش آلتیوم دیزاینر را در حدمتوسط کار کرده‌بودم تااینکه بعداز چندین‌سال فاصله از طراحی مدار توی واحد طراحی یه شرکت استخدام شدم. اولش فکر می‌کردم خب به‌اندازه‌کافی آلتیوم دیزاینر رو بلدم و مشکلی پیش نمیاد، البته با دیدگاهی که از دوره دانشگاه داشتم یا بهتر بگم باتوجه‌به آموزش‌هایی که توی دانشگاه دیده بودم. تااینکه با اولین چالشم یا درواقع با شروع چالش‌ها روبرو شدم. مدیرم بهم گفت مداری رو طراحی کنم و PCB اون رو بزنم. اما کتابخونه‌ای از قطعاتش نداشتم و توی اینترنت هم چیز خاصی پیدا‌نکردم، برای‌همین مجبورشدم باتوجه‌به User Manual اش کتابخونه رو طراحی‌کنم، درواقع اینجا بود که یاد گرفتم چطور خودم می‌تونم یه کتابخونه طراحی‌کنم. پشت‌سرهم چالش‌های مختلف رو پشت‌سر گذاشتم تا روزی که ازم خواستن یه برد ۴لایه با شرایط خاص بزنم!!!! خلاصه تموم این چالش‌ها باعث شد هرروز بیشتر و بیشتر به آلتیوم دیزاینر مسلط بشم و تصمیم‌گرفتم این تجربیات که زمان‌زیادی براش صرف‌شده را تاجایی‌که دوستان علاقمند باشند، دراختیارشما دوستان‌عزیز قراربدم. شاید من فرد خوش‌شانسی بودم که توی شرکتی مشغول‌به‌کار شدم که به کارمندای جدید فرصت یادگیری می‌داد چون خیلی از شرکت‌ها هستن که تنها افرادی که مهارت زیادی دارند را استخدام می‌کنند و از آنجایی که محیط دانشگاه مهارت‌های لازم برای کار را به دانشجوها یاد نمیدن به‌همین‌خاطر خیلی‌از فارغ‌التحصیلان بیکار می‌مونن(به‌جز اون دسته افرادی که خودشون تلاش می‌کنن تا مهارت‌های لازم را یاد بگیرن که البته موفقیت آن‌ها هم ناشی‌از تلاش خودشون هستن نه آموخته‌های دانشگاهی). خیلی‌از مؤسسات هم هستن که از این ضعف محیط‌های آموزشی استفاده می‌کنند و دوره‌های آموزشی برگزار می‌کنند که خب گاهی وقتی وارد محیط کار میشی می‌بینی این مؤسسات هم چیز زیاد مفیدی بهت یاد ندادن! البته لطف‌کردن و دانشجو را حداقل در نقطه شروع قرار دادند. خلاصه اینکه سعی‌دارم مسیر پرپیچ و خمی که خودم در زمینه طراحی مدار طی‌کردم را برای شما هموارتر کنم.

مدارچاپی (PCB) چیست؟

مدارچاپی یا همان PCB که مخفف Printed Circuit Board هست از یک برد نارسانا که به‌وسیله سطحی‌از مس پوشیده‌شده تشکیل می‌شه، که این مس‌ها همان سیم‌(Track)هایی است که قطعات الکترونیکی مدار را به‌همدیگه مرتبط می‌کنه.
برد مدارچاپی میتونه در یک لایه، دو لایه، چهار لایه و یا در چندلایه باشه، بدین‌صورت‌که برد یک لایه به‌عبارتی “رد یک رو” است که تمام قطعات و ترک‌ها در یک سمت برد قراردارند. در برد دو لایه قطعات و ترک‌ها در دو طرف برد قراردارند و ترک‌ها ازطریق Via به‌هم وصل می‌شوند. در برد چهار لایه، دو لایه میانی وجود دارد که فقط ترک‌ها می‌توانند روی آن دو لایه قرار گیرند و قطعات تنها روی لایه‌های بالایی و پایینی قرار دارند. برد چند لایه نیز مشابه برد چهار لایه است با این تفاوت که تعداد لایه‌های میانی بیشتر می‌شود. فکر می‌کنم بدنباشه که تاریخچه برد مدار چاپی(PCB) رو هم در همین راستا مطالعه کنید.

Via چیست؟

اگر با آلتیوم دیزاینر سروکله‌زده‌باشید via یک برایتان یک اسم آشناست. Viaها سوراخ‌های ریزی هستند که یا توسط شرکت چاپ مدار متالیزه(قلع کاری) می‌شوند و یا به‌صورت دستی به‌واسطه سیم نازکی که از داخل سوراخ عبور می‌دهیم دوطرف برد را به‌هم وصل‌میکنن. در تصویر زیر Via متالیزه شده را مشاهده می‌کنید.

Pad چیست؟

برای لحیم‌کردن قطعات روی سطح PCB قسمت‌های پوشیده‌شده‌ای از مس وجود دارد که به آن‌ها پد(Pad) گفته می‌شود. این پدها می‌تونن به‌صورت سوراخ‌دار برای قطعات Dip و به‌صورت مسطح برای قطعات SMD وجود داشته‌باشند.

چرا از مدارچاپی(PCB)استفاده‌کنیم؟

ممکن‌است بپرسید به‌عنوان یک مهندس الکنرونیک چقدر به نرم‌افزار آلتیوم دیزاینر نیازدارم؟ یه مهندس الکترونیک همیشه با مدارات و بردهای مختلف سروکار دارد که بردهای مدارچاپی نویزپذیری کمتری دارند، فضای‌کمتری را اشغال می‌کنند و مونتاژ آن‌ها راحتتر است. پس نسبت به بردهای تست که روی ورا برد و… ساخته میشن امتیازبالاتری دارند(بدون درنظرگرفتن هزینه برد) البته خب گاهی‌هم پیش‌میاد که یکی دو روز برای چاپ بردتون منتظر موندین و بعد برای مونتاژ برد وقت صرف کردین اما درنهایت میبینید برد اصلاً کار نمیکنه!!! کلی برد را زیرورو می‌کنید و شروع می‌کنید از اول بررسی‌کردن که متوجه میشید بلهههه شرکت محترمی که برد را برای چاپ بهش داده بودین Via را متالیزه نکرده! حالا از خوش‌شانسی شما دقیقاً اون Via زیر آی‌سی قرارداره و نمیشه به‌راحتی با سیم مشکل را حل‌کرد.
برد مدارچاپی مجموعه‌ای از مدارهای الکتریکیه که قطعات الکترونیکی مانند مقاومت،خازن، آی‌سی و… روی آن مونتاژ می‌شه. در بعضی بردها از یک لایه چاپ محافظ(چاپ سبز) برای محافظت از شُک‌های مکانیکی یا نویزها استفاده می‌شه که باعث می‌شوند اتصالات غیرمجاز در مدار به‌وجود نیاید. برای ترتیب قرارگیری اجزا و ترک‌های بین آن‌ها در این بردها نیازبه طراحی هست که برای این‌کار یکی‌از نرم‌افزارهای مناسب نرم‌افزار آلتیوم دیزاینر است.

چرا آلتیوم دیزاینر ؟ اصلا آلتیوم دیزاینر چیست؟

شرکت آلتیوم دیزاینر در سال۱۹۸۵ در کشور استرالیا تاسیس شد. یکی‌از نرم‌افزار‌های مشهور و ارزان‌قیمت این شرکت در آن زمان Protel بود، که در سال۲۰۰۱ به آلتیوم دیزاینر تغییر یافت و یکی‌از مشهورترین و قدرتمندترین نرم‌افزارهای طراحی مدارات چاپی تبدیل شد. به‌خصوص در ایران!، اغلب شرکت‌های چاپ برد تنها خروجی‌های این نرم‌افزار را می‌پذیرند و یا حتی درصورت پذیرش فایل‌های دیگری مانند پروتئوس برای تبدیل‌ه آلتیوم دیزاینر هزینه‌اضافی دریافت می‌کنند! متاسفانه برای طراحی مدار، نرم‌افزار اپن سورسی که شرکت‌های چاپ برد قبول داشته‌باشند وجود ندارد.

امکانات و ویژگی‌های نرم‌افزار آلتیوم دیزاینر چیست؟

از نرم‌افزار آلتیوم دیزاینر برای پیاده‌سازی شماتیك‌، طراحی‌PCB و آنالیز مدارهای آنالوگ و برخی مدار‌های دیجیتالی استفاده می‌شه. یكی‌از مزایای این نرم‌افزار دسته‌بندی مناسب كتابخانه‌ها به‌نحوی است كه با صرف‌زمان كوتاهی می‌تونید قطعه موردنظر را پیداکنید. آنالیز مدارهای آنالوگ در آلتیوم دیزاینر، توسط تحلیل‌گر پی اسپایس انجام می‌شه.
این نرم‌افزار توانایی طراحی چندلایه‌ای PCB در محیط دوبعدی و همچنین سه‌بعدی را دارد، که محیط سه‌بعدی دید بهتری از طراحی و موقعیت قطعات به شما میده و شما در محیط سه‌بعدی قابلیت چرخش برد را نیز دارید که میتونید نمای ۳۶۰درجه‌ای از طراحی خودتون ببینید.

شما می‌تونید شماتیک را طراحی‌کنید و به‌راحتی آن‌را به PCB تبدیل‌کنید. البته بعضی‌از دوستان راه سخت‌تر را انتخاب می‌کنند و به‌وسیله تعریف نتِ‌ها PCB را طراحی می‌کنند که قاعدتاً مشکلات پس‌از طراحی و در زمان ساخت، عیب‌یابی و تغییرPCB نمایان می‌شه. در طراحی PCB قطعات الکترونیکی می‌توانند در قسمت زیر و روی برد مدارچاپی قرارگیرند. نرم‌افزار آلتیوم این قابلیت را دارد تا پایه‌های این قطعات را به‌صورت اتوماتیک یا دستی در هرلایه‌ای از PCB به‌یکدیگر متصل‌کنه که به‌اصطلاح به این کار Routing گفته می‌شه.

شما می‌تونید بااستفاده‌از PCB Rules قوانینی را برای جلوگیری‌از خطا در طراحی تعریف‌کنید.

برای‌مثال می‌تونید در قسمت PCB Rules حداقل و حداکثر پهنای Track، حداقل فاصله قطعات و Track‌ها و … را تعیین‌کنید.
در نرم‌افزار آلتیوم دیزاینر می‌تونید تمام ابعاد و جوانب یک دستگاه را لحاظ کنید. هم‌چنین به‌راحتی می‌تونید لیست قطعات مورداستفاده و یا مشکلات و اشتباهات مدار را از نرم‌افزار استخراج‌کنید. ازنظرمن یکی‌از بهترین قابلیت‌های آلتیوم دیزاینر طراحی به‌صورت تیمی است و درصورت تغییرات در شماتیک یا PCB این تغییرات را در بقیه‌ی مراحل می‌تونه اعمال کنه.

در قسمت دوم(ایجاد پروژه در آلتیوم دیزاینر)نحوه‌کار با نرم‌افزار آلتیوم دیزاینر را به‌صورت گام‌به‌گام شروع می‌کنیم. با ما همراه باشید.

مطالب مرتبط
قسمت اول − آلتیوم دیزاینر چیست؟
قسمت دوم − ایجاد پروژه در آلتیوم دیزاینر
قسمت سوم − ابزارهای آلتیوم دیزاینر
قسمت چهارم − تفاوت محیط شماتیک آلتیوم 16 و 18
قسمت پنجم − ورود به دنیای PCB در آلتیوم دیزاینر
قسمت ششم − مقدمات طراحی PCB در آلتیوم 16 و 18
قسمت هفتم − طراحی PCB در آلتیوم دیزاینر 16 و 18
قسمت هشتم − ابزارهای محیط PCB
قسمت نهم − ساخت کتابخانه (شماتیک)
قسمت دهم − ساخت کتابخانه (فوت پرینت PCB)
قسمت یازدهم − تنظیمات Rules آلتیوم دیزاینر
قسمت دوازدهم − نکات کاربردی طراحی PCB
قسمت سیزدهم− دستورات پرکاربرد و کلیدهای میان‌بر در آلتیوم دیزاینر
قسمت چهادهم − افزودن حروف فارسی و لوگو به PCB
قسمت پانزدهم − سیگنال دیفرانسیلی
قسمت شانزدهم− لایه‌های PCB و طراحی برد چند لایه
قسمت هفدهم−  تنظیم طول مسیرها ( Interactive Length Tuning )
دوره رایگان آموزش آلتیوم دیزاینر

منبع: سیسوگ