Las herramientas esenciales que necesitas para el diseño de PCB

Tanto si estás construyendo una casa como si estás construyendo un PCB, necesitas las herramientas adecuadas en tu caja de herramientas. Todo diseñador necesita tener herramientas CAD para la colocación de componentes, pero incluso el software CAD basado en línea de comandos puede ser utilizado para una colocación precisa de componentes. Con los dispositivos electrónicos modernos volviéndose más complejos en todos los niveles, los diseñadores necesitan herramientas que ayuden a acelerar las tareas de diseño esenciales.

Elegir el conjunto adecuado de herramientas de diseño de PCB requiere evaluar varias opciones potenciales. Hay muchos paquetes de software en el mercado con diferentes capacidades, y nadie tiene tiempo para trabajar con una prueba gratuita de cada paquete de software. Algunas de estas plataformas de diseño todavía trabajan con el mismo flujo de trabajo obsoleto que usaban hace 20 años. Con esto en mente, veamos algunas herramientas esenciales que todo diseñador necesita tener en su software de diseño de PCB.

Diseño Esquemático y Captura

Tu esquemático electrónico es como la fundación de una casa. Todo lo que colocas en tu placa se basa en este documento fundamental. Este importante documento muestra qué componentes necesitas para tu placa, cómo están conectados y la ubicación de las conexiones de alimentación y tierra. Con el editor esquemático adecuado, puedes planificar fácilmente tu diseño y anotar tus placas.

Trabajar con un editor de esquemáticos mantiene tu placa organizada, pero trabajar con un único esquemático puede volverse engorroso una vez que tus diseños comienzan a ser más complejos. Una vez que empiezas a incluir múltiples capacidades en tu placa, puedes mantener las cosas organizadas trabajando con esquemáticos jerárquicos. Esto te permite separar componentes en diferentes esquemáticos basados en cómo encajan en bloques funcionales, y puedes definir relaciones de padres e hijos entre tus esquemáticos.

Trabajar con herramientas de diseño de PCB multi-canal no solo te ayuda a mantenerte organizado, sino que te permite duplicar fácilmente grupos de componentes dentro de esquemáticos jerárquicos. Una vez que capturas tu esquemático como un diseño inicial, estos grupos duplicados de componentes se transfieren a tu nueva placa. Entonces puedes comenzar a trazar rutas entre componentes, así como colocar tus conexiones de alimentación y tierra.

Los esquemáticos jerárquicos te ayudan a definir relaciones entre diferentes bloques en tu PCB

Características de Enrutamiento

Una vez que su esquemático se haya capturado como un diseño inicial, sus herramientas CAD estarán listas para ayudarlo a colocar sus componentes y trazar las pistas. El trazado es esa tarea crítica que define las conexiones físicas entre los componentes en su placa. Con diseños simples, es fácil trazar cada conexión manualmente y verificar su diseño contra sus reglas de diseño. Pero a medida que su placa se vuelve más compleja y el número de interconexiones requeridas aumenta, las herramientas que pueden automatizar el proceso de trazado pueden ahorrarle una enorme cantidad de tiempo.

El debate entre los méritos de los autoruteadores y los ruteadores interactivos parece eterno. Para placas simples que no involucran pares diferenciales, un gran número de redes de señales, o restricciones en el número de vías en una interconexión, los autoruteadores todavía pueden producir un diseño decente. Note que, en estos casos, su autoruteador producirá un mejor diseño si puede definir una estrategia de ruteo apropiada.

Es aquí donde el ruteo auto-interactivo se convierte en una herramienta de diseño de PCB importante. Un ruteador auto-interactivo mezcla los mejores aspectos de un autoruteador y un ruteador interactivo. Puede definir manualmente puntos de paso a lo largo de una interconexión para una red de señal dada, y la herramienta automáticamente trazará las pistas en la red entre el componente fuente, estos puntos de paso y su componente de carga.

Crear este tipo de diseño es mucho más fácil con un enrutador auto-interactivo

Análisis de Integridad de Señal y Entrega de Energía

Cuando se trata de integridad de señal, los CI digitales modernos conmutan lo suficientemente rápido como para que asegurar que las señales permanezcan limpias se convierta en una consideración importante para casi cualquier diseñador. Asegurar la integridad de la señal realmente requiere diseñar la configuración de capas adecuada, la geometría de las pistas y el plano de tierra para su aplicación particular. Todas estas son tareas para las herramientas de CAD, enrutamiento y diseño de placas.

Si trabajas con el paquete de integridad de señal adecuado, puedes examinar las formas de onda de reflexión y diafonía en diferentes redes. Esto te ayuda a determinar cuándo es necesaria la terminación y qué red de adaptación debes usar en diferentes pistas.

Cuando se trata de entrega de energía y gestión térmica, trabajar con un analizador de red de entrega de energía (PDNA) te permite determinar las pérdidas IR a lo largo de tus pistas, planos de energía y tierra, y vías. Tu PDNA debería producir resultados de densidad de voltaje y corriente utilizando un formato de salida intuitivo. Las mejores herramientas te mostrarán un mapa de colores interactivo, permitiéndote inspeccionar visualmente tu placa para detectar posibles problemas térmicos de energía y caída excesiva de IR.

Mapa de colores mostrando la entrega de energía a través de una PCB

Herramientas de Diseño de PCB Basadas en un Motor Impulsado por Reglas

Quizás la parte más importante del diseño de PCB es asegurarse de que su diseño cumpla con las reglas básicas de diseño. Las características de su diseño deberían verificar sus datos de diseño contra estas reglas a medida que crea su disposición, permitiéndole identificar rápidamente problemas y corregirlos según sea necesario. Sus reglas de diseño también pueden restringir la funcionalidad de sus características de CAD y enrutamiento, ayudándole a cumplir con estándares importantes en su diseño.

Otros paquetes de diseño de PCB separan estas características importantes en diferentes programas, obligándole a exportar y volver a importar sus datos a medida que se mueve entre programas. Se verá obligado a idear una solución complicada cuando se lancen nuevas versiones y existe un riesgo real de que sus datos antiguos de repente se vuelvan inaccesibles. Los flujos de trabajo y las interfaces en este entorno son inconsistentes a través de las herramientas de diseño, lo que exacerba la curva de aprendizaje y reduce la productividad del diseño.

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