硬件工程师必备技能之Variant

[导读]1.概述在项目开发中硬件工程师经常会使用同一块PCB裸板焊接不同的器件，实现不同版本的PCBA，从而节省成本。但是不同版本之间的原理图，BOM，装配图等文件却缺乏有效的管理方法，容易造成不同版本之间混乱，文档维护困难，回板与设计预期不符，最终导致项目交期滞后。本文介绍Altium...

1. 概述

在项目开发中硬件工程师经常会使用同一块PCB裸板焊接不同的器件，实现不同版本的PCBA，从而节省成本。但是不同版本之间的原理图，BOM，装配图等文件却缺乏有效的管理方法，容易造成不同版本之间混乱，文档维护困难，回板与设计预期不符，最终导致项目交期滞后。本文介绍AltiumDesigner软件的Variant（装配变量）功能，从原理图，BOM，装配图进行实战演示，可以极大减少出错概率，提高文档管理效率。

2. 什么是Variant?

Variant（装配变量）是AltiumDesigner专门针对单工程进行管理多版本PCBA的工具，可以在不同的装配变量下设置器件为焊接/不焊接（NC），或者替代器件的操作。

3. 工程介绍笔者建立了一个RC-01的工程，并且绘制完了PCB，工程非常简单，顶层有两个电阻（R1,R2），底层有两个电容（C1,C2），但足可以说明问题。

4. 设置Variant首先找到右上方的绿色小按钮（很多人用了很多年AD也不知道这是什么作用...），打开Variant管理界面，点击新建Variant，然后输入变量的名字，最后点确定。
笔者分别建立了prjA和prjB两个装配变量，假设目前A项目需求为R1不焊接，B项目需求为R2不焊接。
单击prjA那列中的R1，会出现一个...的图标，单击，出现Fitted（焊接）、Not Fitted（不焊接）、Alternate Part（替代零件），这里选Not Fitted，点击确定。

同样的方法设置prjB中R2为Not Fitted，设置完成后如下图。

接下来设置不焊接器件的显示方式，点击Drawing Style，分别设置原理图和PCB图中的显示方式，可以设置文字，选择是网格状还是打叉，还可以设置字体大小，这里按个人习惯就好，笔者按下图设置，设置完成后点OK结束设置。

接下来验证设置是否生效，点击Variant旁边的▼图标，可以看出，默认情况为No Variation，即所有器件都按默认参数焊接，此时工程中已增加了prjA和prjB两个变量。
单击切换到prjA后，原理图中的器件并没有发生变化（只有左上方的文字发生了变量，原因是该文字被设置为 =VariantName，这样打印成pdf原理图后非常方便的能分辨属于哪个装配版本），别着急，点击左下方Editor旁边的RC按钮，跳出编辑模式。

切出编辑模式后，可以看到，R1按照先前的设置成为了NC状态，选择prjB，R2变为NC状态，至此，我们的装配变量设置生效。

NC器件较多时，可以在非编辑模式下使用绿色图标右边Toggle Part Fitted Or Not Fitted，使用十字光标单击器件就设置为NC，再单击一下设置回焊接，哪里不要点哪里，简直不要太爽，这里很快就把PCB弄成裸板了。

5. 文档输出以上原理图中Variant的设置就完成了，接下来要做原理图，BOM和装配图的输出，这里强烈建议使用Ootput Job功能进行文件输出。在工程下直接输出，一旦文件发生改变，每次重新生成都需要重新设置一次，效率低下，而且容易发生文件之间版本不一致的情况。而使用Ootput Job只需要设置一次，文件发生改变后，文件都是按先前的设置一键生成，一劳永逸，而且Output Job文件可以在项目间复用。首先为工程增加Output Job File，文件名任意。

5.1. 原理图生成界面如下图，首先生成pdf原理图，在Documention Outputs栏中单击增加原理图文件，注意这里一定要选择Project Physical Doumements，否则无法使用Variant功能。

增加任务后，右键Page Setup和Configure中分别设置正确的页面大小和属性，这里先保持默认。

接着将该输出任务交给PDF这个output container，先单击PDF容器，再点击任务的Enable按钮，这样任务就交给了PDF这个工具人了，点击Change可以修改文件路径、名称等，大家自己探索。
一切设置完成，选择想要的Variant，这里以prjA为例，点击Generate content，即可生成，打开pdf版原理图，R1按照设置成为了不焊接，完美。
5.2. 装配图生成接下来生成顶底层装配图，前面设置Drawing Style就会与这个环节相关了，这次依然要用到PDF Container这个工具人，在Assembly Drawing下增加任务，选择绘制好的RC.PcbDoc
依然右键PageSetup设置大小和方向，Configure设置文件属性，一般装配图的设置稍微麻烦一些，需要包括板框，顶底层器件位置图等。注意，因为这里要使用Variant，需要分布给顶层装配增加Top层，低层装配增加Bottom层，但增加的时候需要将该层所有元素设置为Hide，最终顶层保留三层：顶层，顶装配层，板框层，底层同样设置，设置为镜像。
设置完成后生成prjA和prjB对应的装配图，NC器件按照预先的设置的显示了出来，perfect！并且笔者事先在装配层增加Variant的名称，方便区别。这样的图交给板厂或者基板检查人员，简直是他们的福音。

5.3. BOM生成最后是BOM的生成，BOM与设计意图的一致性是一块PCB板功能正常的基础，很多工程师为了省事，处理NC器件往往采用最暴力的方法：手动修改器件属性，甚至手动修改BOM。这样非常容易出现重号、数量与位号不符、型号错误等问题，真可谓BOM不扎实，回板两行泪！使用Variant功能后，既省事又不容易错，这次我们使用Folder Structure这个容器，毕竟BOM 一般是文件类型的。在Report Outputs中增加BOM表任务。

老规矩设置大小，右键Configure进入设置。

可以看出，prjA这个变量下，R1已经不出现在BOM里了，但笔者认为R1应该出现，因为按照目前这个BOM 去检查基板，只能保证该焊的器件焊了，却无法保证不该焊接的器件未焊接，不该焊接的机器焊接了电路板功能也会不正常。这个AD也为我们想好了，勾选左下方Include Not Fitted Components，这样不焊接的器件也会出现在BOM中，并且数量为0，Fitted可以作为分组条件，但是不用作为输出。然后工程师可以选择自己公司的BOM模板进行BOM 输出，这里不再演示。

5.4. Alternate Part功能以上，Variant的基本操作就为大家演示完了，实际中我还会遇到C项目需要将R1改成10k电阻的情况，这就要用到Variant中Alternate Part功能，请大家自行练习。这里提醒大家，一定不要图省事直接修改器件属性，要先在原理图库中建好需要的新部件，再使用Alternate Part选择到该器件，这样能最大程度减少BOM出错的概率。6. 总结熟练使用Variant功能，能够帮助硬件工程师更加高效的管理多PCBA版本，降低BOM出错的概率，降低维护文档的难度，是硬件工程师必须掌握的技能。