SpaceX y otras tecnologías avanzadas requieren innovaciones en las PCB multiplaca

Altium Designer
|  Creado: February 16, 2018  |  Actualizado: October 15, 2021
Arreglo abstracto de comunicaciones en un fondo azul claro

Cuando estaba en la secundaria, me encantaba construir y lanzar modelos de cohetes. Teníamos un club de cohetes en la escuela y, excepto por la gran cantidad de cohetes que se me quedaron enganchados en las ramas de los árboles, era muy divertido. Una cosa era segura, sin embargo: aunque los cohetes que lanzamos subían, nadie sabía exactamente dónde podían caer. Suspendidos de sus paracaídas (asumiendo que esos paracaídas realmente se hayan desplegado según lo previsto), podrían aterrizar en cualquier parte.

Recientemente pude ver cómo los dos propulsores laterales del cohete Falcon Heavy de SpaceX realizaban perfectos aterrizajes simultáneos de manera autónoma. Estos propulsores no colgaban de un paracaídas con la esperanza de llegar a algún punto medianamente cercano a sus zonas de aterrizaje, sino que utilizaron su combustible restante para aterrizar exactamente en donde su programación se los indicaba. La lección que aprendí en la escuela secundaria, de que los cohetes suben, pero quién sabe en dónde caerán, había sido redefinida.

Durante años he estado diseñando placas de circuito impreso y siempre las he diseñado una por una. Era la única manera de hacerlo, ya que el diseño a nivel de sistemas multiplaca estaba más allá de lo que nuestros sistemas CAD podían hacer. Hoy, sin embargo, esto también se ha redefinido.

A medida que la tecnología va evolucionando, nuestra metodología de diseño necesita cambiar junto con ella para que así podamos estar preparados. Ahora tenemos la capacidad de diseñar múltiples placas dentro de un mismo proyecto, lo que nos permite diseñar a nivel de sistema. Esto te brinda ventajas significativas en comparación con el diseñar una sola placa a la vez. El diseño a nivel de sistema, como este, será clave a medida que vayamos diseñando los últimos avances en tecnología, personificados en el Falcon Heavy y otras aplicaciones aeroespaciales.

Más de lo que la placa muestra a simple vista: innovaciones en las PCB multiplaca

El estándar para el diseño de PCB siempre ha sido diseñar una placa de circuito impreso a la vez. Estos diseños a menudo formaban parte de sistemas de varias placas, pero debido a las limitaciones de nuestras herramientas de CAD para placas de circuito impreso, solo teníamos visibilidad del diseño en el que estábamos trabajando actualmente. Aunque sabíamos que había otros diseños involucrados, no podíamos verlos y teníamos que basarnos en la información de otras fuentes para emparejar nuestro trabajo con el del resto del sistema.

Los ingenieros mecánicos nos daban bosquejos de la placa con las zonas restringidas (keepout), de modo que pudiéramos evitar conflictos potenciales en la disposición. Esto nos indicaba en dónde no colocar los componentes por encima de una altura determinada, o en algunos casos, no colocar ningún componente en absoluto. De la misma manera, el ingeniero eléctrico tendría la labor de hacer coincidir los nombres de las redes de diferentes diseños y los diagramas esquemáticos indicarían qué conectores se emparejarían entre los diseños.

Imagen de placas de ordenador conectadas a la placa madre
El diseño de PCB para sistemas de múltiples placas puede ser todo un desafío cuando se hace individualmente.

Los desafíos de diseñar múltiples placas para un sistema

Los aportes de los ingenieros mecánicos y eléctricos nos ayudaron, en gran medida, a diseñar una sola PCB para que funcionara junto con el resto de las placas del sistema. La desventaja, por supuesto, era que esas instrucciones eran todavía un poco vagas. Era como conducir por la carretera y ver una señal de "precaución". ¿Con qué hay que tener precaución? Necesitábamos más detalles para hacer un trabajo completo de diseño.

Tomemos como ejemplo la colocación de conectores. Es fácil colocar un conector en un lugar específico, pero sin la capacidad de verlo en relación con lo que está conectando también puede perderse algunos detalles del diseño importantes que podrían ser aclarados. ¿Está el conector en la mejor ubicación? ¿El arnés del conector llegará a la forma en que se supone que debe llegar? Con el arnés enchufado en el conector, ¿habrá dificultades imprevistas con la disposición de los elementos circundantes?

Otra área de diseño que ha sido todo un desafío es la del diseño de los circuitos. Crear una buena conectividad entre las placas mediante la disposición y el trazado es una de las principales funciones del diseño de PCB. Sin embargo, es más difícil diseñar para conectividad intraplaca sin la capacidad de trabajar con múltiples diseños simultáneamente. Lo que puede parecer un gran esquema de colocación y trazado en una placa individual puede cambiar un poco cuando se mira desde la perspectiva de un sistema multiplaca.

Imagen de un ensamblaje multiplaca en Altium.
La capacidad de diseñar múltiples placas en un entorno 3D es una gran ayuda para el diseño a nivel de sistema.

Cómo pueden ayudar las herramientas de diseño a innovar en las PCB multiplaca

Afortunadamente, hoy en día existen herramientas de diseño de PCB que te permiten diseñar desde una perspectiva a nivel del sistema. Comenzando a nivel de proyecto, puedes determinar los diseños individuales de PCB para todas las placas de tu sistema. Esto te permite especificar los nombres de red que se cruzarán entre los diseños, para que puedas trabajar con una conectividad de nombres de red coherente entre los diseños.

En la disposición de la PCB, puedes trabajar en diseños individualmente o puedes trabajar a nivel de proyecto uniéndolos todos tal y como aparecerían en el sistema final. Esto te da la capacidad de ajustar la colocación de tus componentes, de acuerdo con las necesidades del sistema real en lugar de depender solo de las zonas restringidas.

Los sistemas de diseño de PCB multiplaca como éste pueden marcar la diferencia entre diseñar un sistema a ciegas y realmente diseñar a nivel de sistema. Con la capacidad de diseñar dentro de un entorno 3D nativo en el sistema de diseño de PCB multiplaca, puedes ver dónde están los conflictos de ubicación y hacer correcciones en tiempo real para resolver el problema.

Tanto para la capacidad de diseñar a nivel de sistema como para trabajar en esos diseños dentro de un entorno 3D, un software de diseño de PCB como Altium Designer puede ser fundamental para el éxito de tu diseño. Podrás ver cómo todas las placas de sistema de tu proyecto funcionarán juntas, lo que te permitirá realizar los cambios de diseño necesarios para resolver los conflictos en su disposición.

¿Te gustaría saber más sobre cómo Altium puede ayudarte con tu próximo diseño a nivel de sistema? Habla con un experto de Altium.

 

Visualiza a Altium en acción:

Montaje de múltiples placas interconectadas

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