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    SpaceX y otras tecnologías avanzadas requieren innovaciones de PCB de múltiples tarjetas

    June 3, 2018

    Conjunto de comunicación abstracta con fondo de luz azul

    Cuando estaba en la escuela secundaria me encantaba construir y volar modelos de cohetes. Teníamos un club de cohetes en la escuela y, excepto por el número de cohetes con los que llené los árboles, fue muy divertido. Una cosa era segura, sin embargo, aunque los cohetes que lanzamos subieron, nadie sabía exactamente dónde podían caer. Suspendidos por sus paracaídas (asumiendo que esos paracaídas realmente se desplegaron como estaba previsto), podrían aterrizar en cualquier parte.

    Recientemente vi como los dos impulsores laterales del Falcon Heavy de SpaceX realizaban perfectos aterrizajes simultáneos bajo su propia energía. Estos propulsores no colgaban bajo los paracaídas con la esperanza de golpear cerca de sus zonas de aterrizaje, sino que utilizaban el combustible que les quedaba para aterrizar exactamente donde estaban programados. La lección que aprendí en la escuela secundaria, que los cohetes suben, pero quién sabe dónde caerán, había sido redefinida. 

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

    A medida que la tecnología evoluciona, nuestra metodología de diseño necesita cambiar junto con ella para que estemos preparados. Ahora tenemos la capacidad de diseñar múltiples tarjetas dentro de un proyecto para darnos un diseño a nivel de sistema. Esto le dará ventajas significativas sobre el diseño de una sola tarjeta. El diseño, a nivel de sistema como este, será esencial a medida que diseñemos los últimos avances en tecnología ejemplificados por Falcon Heavy y otras aplicaciones aeroespaciales.

    Más de lo que satisface la tarjeta: innovaciones de PCB de múltiples tarjetas

    El estándar para el diseño de PCB siempre ha sido diseñar una tarjeta de circuito impreso a la vez. Estos diseños a menudo formaban parte de sistemas de varias tarjetas, pero debido a las limitaciones de nuestras herramientas de CAD para tarjetas 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 tuvimos que depender de la información de otras fuentes para emparejar nuestro trabajo con el resto del sistema.

    Los ingenieros mecánicos nos daban bosquejos de la tarjeta con las zonas del keepout, de modo que pudiéramos evitar conflictos potenciales de la colocación. Esto nos indicaba en dónde no colocar los componentes a una altura determinada, o en algunos casos, no colocar ningún componente en absoluto. De la misma manera, el ingeniero eléctrico haría coincidir los nombres de las redes de diferentes diseños y los esquemáticos indicarían qué conectores se emparejarían entre los diseños.

    Imagen de tarjetas de ordenador conectadas a la tarjeta base

    El diseño de PCB para múltiples tarjetas de sistema puede ser un desafío cuando se hace individualmente.

    Los desafíos de diseñar múltiples tarjetas 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 tarjetas 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". ¿De qué se supone que debes tener cuidado? 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 de 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 colocación circundante?

    Otra área de diseño que ha sido un desafío justo fue el diseño de los circuitos. Es una función regular del diseño de PCB para crear una buena conectividad entre tarjetas con colocación y enrutamiento. Sin embargo, es más difícil diseñar para conectividad intratarjeta sin la capacidad de trabajar con múltiples diseños simultáneamente. Lo que puede parecer un gran esquema de colocación y enrutamiento en una tarjeta individual puede cambiar un poco cuando se mira desde la perspectiva de un sistema de varias tarjetas.

    Imagen del montaje de múltiples tarjetas en Altium Designer

    La capacidad de diseñar múltiples tarjetas en un entorno 3D es una gran ayuda para el diseño a nivel de sistema.

    Cómo pueden ayudar las herramientas de diseño con innovaciones de PCB de múltiples tarjetas

    Afortunadamente, hoy en día existen herramientas de diseño de PCB que le permiten diseñar desde una perspectiva a nivel de sistema. Comenzando en el nivel de proyecto, usted puede designar los diseños individuales de PCB debajo de eso para todas sus tarjetas del sistema. Esto le permite especificar nombres de red que se cruzarán entre los diseños para que pueda trabajar con una conectividad de nombres de red coherente entre los diseños.

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

    Los sistemas de diseño de PCB de múltiples tarjetas como éste pueden marcar la diferencia entre diseñar en la persiana para un sistema 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 de múltiples tarjetas, puede 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, el software de diseño PCB como Altium Designer 18 puede ser fundamental para el éxito de su diseño. Podrá ver cómo todas las tarjetas de sistema de su proyecto funcionarán juntas, lo que le permitirá realizar los cambios de diseño necesarios para resolver los conflictos de diseño.

    ¿Le gustaría saber más sobre cómo Altium puede ayudarle con su próximo diseño a nivel de sistema? Hable con un experto de Altium.

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